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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

PROYECTO DE UN SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE AIRE COMPLETO CON

APLICACIÓN PARA UNAS OFICINAS, LOCALIZADAS EN LA CIUDAD DE

MATAMOROS TAMAULIPAS, MÉXICO

TESIS PROFESIONAL

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO MECÁNICO

PRESENTA:

RENDÓN MEDINA JORGE

MÉXICO D.F. 2015

I


ESCUELA SUPERIOR DE INGENÍERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

DEDICATORIAS

A MI MADRE QUE PROTEGE DESDE EL CIELO A MI FAMILIA , DESDE MI INFANCIA FUE

MI PRIMERA MAESTRA Y QUE CON SU APOYO INCONDICIONAL SIEMPRE TUVE EN LA

CULMINACION DE MI CARRERA PROFESIONAL.

A MI HERMANA NELLY POR LA CONFIANZA ILIMITADA QUE SIEMPRE ME HA TENIDO.

AL INGENIERO AGUSTIN LOPEZ MALDONADO POR APOYARME Y ORIENTARME CON

SUS VALIOSAS OPINIONES PARA LA CULMINACION DE ESTE TRABAJO.

II



UNIDAD AZCAPOTZALCO

ÍNDICE

Pág.

OBJETIVO vii

JUSTIFICACIÓN vii

INTRODUCCIÓN vii

CAPÍTULO 1 GENERALIDADES 1

1.1 Breve historia del Aire Acondicionado 1

1.2 El Aire 4

1.3 Que es el Aire Acondicionado 5

1.4 Sistemas de Aire Acondicionado 6

1.5 Sistemas de Acondicionamiento con Aire 6

1.6 Ventilación Mecánica 6

1.7 Sistemas de Aire Lavado 9

1.8 Sistemas de Aire Acondicionamiento con enfriamiento y calefacción 10

1.9 Conceptos básicos utilizados en el Aire Acondicionado 13

1.10 Estudio psicométrico del aire 31

1.11 Sistemas de refrigeración mecánico por compresión de vapores 39

1.12 Calentamiento o enfriamiento del aire 58

1.13 Humidificación 58

1.14 Deshumidificación 59

CAPÍTULO 2 INGENIERÍA BÁSICA 61

2.1 Introducción 61

2.2 Análisis del proyecto 61

2.3 Descripción del proyecto 61

2.4. Metodología del cálculo 63

2.4.1 Transmisión de calor por paredes, puertas, ventanas, techos y piso 63

III



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Pág.

2.4.2 Carga térmica por ocupantes 66

2.4.3 Carga térmica por infiltración 66

2.4.4 Carga térmica por alumbrado y equipo 67

2.4.5 Calculo de la carga térmica generada por efecto solar 68

2.4.6 Estudio psicométrico 69

2.4.7 Cálculo y trazo de la línea de acondicionamiento 70

2.4.8 Uso del factor de calor sensible para trazar una línea de 72

Acondicionamiento

2.4.9 Sistemas de Aire acondicionado con recirculación de aire 74

2.4.10 Cálculo y determinación del punto de mezcla en la carta

Psicométrica 74

2.4.11 Calculo de equipos de aire acondicionado 75

CAPÍTULO 3 CÁLCULO Y SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS QUE 77

INTEGRAN EL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO


3.2 Características geográficas. 77

3.2.1 Consideraciones Interiores de Diseño. 79

3.3 Bases de diseño. Ubicación 82

3.4 Condiciones Exteriores de Diseño 82

3.5 Consideraciones Interiores de Diseño 82

3.6 Requerimientos de Ventilación de acuerdo a ASHRAE 83

3.7 Requerimientos de Filtración. 83

3.8 Personas. 83

3.9 Disipación Térmica de Iluminación 84

IV



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Pág.

3.10 Disipación Térmica de Equipos. 84

3.11 Factor de Diversificación para Equipos. 85

3.12 Anclaje para Equipos y ductos. 85

3.13 Servicio de Energía Eléctrica 85

3.14 Drenajes. 85

3.15 Diseño de la Presurización. 85

3.16 Cambios de Aire 86

3.17 Diseño de la Filtración. 86

3.18 Criterio de Ruido. 86

3.19 Cálculos de Estimación de Carga Térmica. 87

3.20 Equipos. . 87

3.21 Accesorios. . 88

3.22 Reparación y fugas en ductos. 88

3.23 Difusión de Aire. 90

3.24 Retorno de Aire. 90

3.25 Sellado en Ductos. 90

3.26 Compuertas. 90

3.27 Servicios. 90

3.28 Necesidades Eléctricas. 91

3.29 Sistemas de Control. 91

3.30 Normas de HVAC. 91

3.31 Condiciones Generales para el Cálculo. 92

3.32 Balance Térmico. 92

3.33 Cálculo de Presurización. 101

3.34 Resultados del Programa de Análisis Horario HAP (Carrier). 102

3.35 Detalle de Instalación de una Unidad Acondicionadora Tipo Paquete 107

En Azotea.

V



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Pág.

CAPÍTULO 4 DISTRIBUCIÓN DE AIRE 108


4.2 Descripción del sistema 109

4.3 Ductos de aire 110

4.4 Cálculo de ductos 115

4.4.1 Clasificación de Ductos. 116

4.4.2 Velocidad 117

4.4.3 Presión. 117

4.4.4 Factor de Forma. 117

4.4.5 Ducto Rectangular. 121

4.4.6 Calibre de lámina galvanizada. 122

4.4.7 Reducción de velocidad. 123

4.4.8 Fricción Constante. 123

4.4.9 Recuperación Estática. 124

4.4.10 Las Velocidades del Aire. 124

4.4.11 Cálculo del sistema de distribución del Aire. 125

4.4.12 Cálculo del Peso de lámina. 126

4.4.13 Cálculo de la Cantidad de Aislamiento. 127

4.5 Resumen de la Unidad Acondicionadora Tipo Paquete. 128

4.5.1 Nomenclatura de la Unidad Acondicionadora Tipo Paquete. 129

4.5.2 Dimensiones Certificadas de la Unidad Acondicionadora Tipo Paquete 130

4.5.3 Áreas de Mantenimiento de la Unidad Acondicionadora Tipo Paquete 131

4.6 Selección de Difusores y Rejillas de Retorno. 132

4.7 Cálculo de la Presión estática en los Ductos. . 135

4.8 Selección de la Unidad Acondicionadora Tipo Paquete. 140

VI



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Pág.

CAPÍTULO 5 COSTOS 142


5.2 Análisis del Costo del Proyecto 142

5.3 Catálogo de Conceptos. 143

Conclusiones 151

Bibliografía. 152

Anexos. 153

VII



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OBJETIVO

Proyecto de un sistema de acondicionamiento de aire completo con aplicación para unas oficinas, localizadas

en la ciudad de Matamoros Tamaulipas, México

JUSTIFICACIÓN

Con el propósito de cumplir con el objetivo de proporcionar comodidad a personas que laboran en unas

oficinas y que estas a la vez proporcionen una mayor eficiencia en la realización de su trabajo. Por tal motivo

se desarrolla proyectar un sistema de acondicionamiento de aire en la Cd. de Matamoros Tamaulipas, por

tener un clima extremoso. Este sistema debe proporcionar las condiciones requeridas de diseño (temperatura

y humedad), bajo normas y especificaciones nacionales, además debe ser rentable, seguro y ecológico.

INTRODUCCIÓN

Se Desarrolla un trabajo que comprenderá una breve historia del Aire Acondicionado, se menciona los

diferentes procesos para acondicionar un espacio para dar comodidad a personas , con las diferentes

alternativas de Aire Acondicionado, como son ; Ventilación Mecánica, Aire Lavado, Enfriamiento y

Calefacción , Humidificación y Deshumidificación.

Se analiza desde la ubicación de Proyecto y su metodología de cálculo, para obtener la carga térmica del

espacio acondicionado, el estudio psicrométrico del aire ,el factor de calor sensible , las ventajas de

recircular el aire para obtener un punto de mezcla que favorezca para obtener un equipo con menor

inversión.

Se Calcula y selecciona en forma electrónica mediante un software llamado HAP ( Programa de Análisis

Horario de Carrier ) ,tomando en cuenta las Bases de Diseño , donde se indiquen la ubicación del Proyecto

,condiciones ambientales de diseño para verano e invierno ,las necesidades de calidad de aire interior

recomendadas por ASHRAE , se considera en el cálculo las necesidades que deberemos tomar en

cuenta por ejemplo : filtración de aire ,cantidad de personas ,iluminación ,disipación térmica de equipos en

el interior ,presurización recomendada para evitar infiltración de polvo y gases .

Se Toma en cuenta la distribución de aire ,considerando los ductos de aire, su clasificación de los ductos,

por velocidad y presión , señalare el calibre de los ductos de acuerdo a sus dimensiones, describiré los

métodos para calcular la presión estática de los ductos ,calculare la cantidad de lámina y aislamiento del

sistema de Aire Acondicionado.

Indicaré en el catálogo de conceptos las partidas necesarias, los alcances y costos para construir el

Sistema de Aire Acondicionado bajo Normas Internacionales y Especificaciones Nacionales.

1



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CAPITULO 1 GENERALIDADES

1.1 Breve historia del Aire Acondicionado

No obstante que la refrigeración, como la conocemos actualmente, data desde unos sesenta años, algunos

de sus principios fueron conocidos hace tanto como 10,000 años antes de Cristo.

Uno de los grandes sistemas para suprimir el calor sin duda fue el de los egipcios. Este se utilizaba

principalmente en el palacio del faraón .Las paredes estaban construidas de enormes bloques de piedras,

con peso superior de 1000 toneladas y de un lado pulido y el otro áspero.

Durante la noche, 3000 esclavos desmantelaban las paredes y acarreaban las piedras al desierto de

Sahara desierto donde disminuye notablemente la temperatura niveles muy bajos durante el transcurso de

la noche ,las piedras se enfriaban y justamente antes de que amaneciera los esclavos acarreaban de

regreso las piedras al sitio correspondiente del palacio.

Se supone que el faraón disfrutaba de temperaturas alrededor de los 26.7 °C, mientras que afuera estas se

encontraban hasta en los 54 °C o más. Como se menciono se necesitaban 3000 esclavos para poder

efectuar esta labor de acondicionamiento, lo que actualmente se efectúa fácilmente.

En 1842, Lord Kelvin invento el principio del aire acondicionado. Con el objetivo de conseguir un ambiente

agradable y sano ,el científico creó un circuito frigorífico hermético basado en la absorción de calor a

través de un gas refrigerante . Para ello, se baso en tres principios.

El calor se transmite de la temperatura más alta a la más baja, como cuando enfriamos un café

introduciendo una cuchara de metal a la taza y esta absorbe el calor.

El cambio de estado de líquido a gas absorbe calor. Por ejemplo , si humedecemos la mano en

alcohol , sentimos frio en el momento en que este se evapora , puesto que absorbe el calor de

nuestra mano.

La presión y la temperatura están directamente relacionadas. En un recipiente cerrado , como una

olla, necesitamos proporcionar menor cantidad de calor para llegar a la misma temperatura que

en uno abierto . Un aparato de aire acondicionado sirve , tal y como indica su nombre ,para el

acondicionamiento del aire .Este es un proceso más completo de tratamiento del ambiente en un

local cerrado y consiste en regular la temperatura, ya sea calefacción o refrigeración, el grado de

humedad la renovación o circulación del aire y su limpieza es decir, su filtrado o purificación.

En 1902, el estadounidense Willis Haviland Carrier sentó las bases de la refrigeración moderna y al

encontrarse con los problemas de la excesiva humidificación del aire enfriado, las del aire

acondicionado, desarrollaron el concepto de climatización de verano.

Por esa época ,un impresor de Brooklyn, Nueva York , tenía serias dificultades durante el proceso

de impresión , debido a que los cambios de temperatura y humedad en su taller alteraban

ligeramente las dimensiones del papel, impidiendo alinear correctamente las tintas .El frustrado

impresor no lograba imprimir una imagen decente a color.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Carrier, recién graduado de la Universidad de Cornell con una Maestría en Ingeniería, acababa de ser

empleado por la Compañía Buffalo Forge, con un salario de 10 dólares semanales. El joven se puso a

investigar con tenacidad como resolver el problema y diseño una maquina que controlara la temperatura y

humedad por medio de tubos enfriados, dando lugar a la primera unidad de aire acondicionado de la

Historia.

El invento hizo feliz al impresor de Brooklyn, que por fin pudo tener un ambiente estable que le permitió

imprimir a cuatro tintas sin ninguna complicación. El ”Aparato para tratar el aire “ , fue patentado en 1906.

Aunque Willis Haviland Carrier es reconocido como el “Padre del Aire Acondicionado“, el término “aire

acondicionado “ fue utilizado por primera vez por el Ingeniero Stuart H. Cramer,en la patente de un

dispositivo que enviaba vapor de agua al aire en las plantas textiles para acondicionar el hilo.

Las industrias textiles del Sur de los Estados Unidos fueron las primeras en utilizar el nuevo sistema de

Carrier. Por ejemplo, la fábrica de Algodón Chronicle Mill en Belmont, Carolina del Norte, que tenía un gran

problema. Debido a la ausencia de humedad, se creaba un exceso de electricidad estática ,haciendo que

las fibras de de algodón se deshilacharan y fuera difícil tejerlas.

El sistema Carrier elevo y estabilizo el nivel de humedad para acondicionar las fibras, resolviendo así la

cuestión. Debido a su calidad, un gran número de industrias se interesaron por el aparato de Carrier .La

primera venta que realizo al extranjero fue en 1907, para una fábrica de seda en Yokohama, Japón.

En 1911, Carrier revelo su Formula Racional Psicométrica Básica a la Sociedad Americana de Ingenieros

Mecánicos la formula sigue siendo hoy en día la base de todos los cálculos fundamentales para la industria

del aire acondicionado.

El inventor dijo que recibió su “chispa de genialidad” mientras esperaba un tren. Era una noche brumosa y él

estaba repasando mentalmente el problema del control de temperatura y la humedad. Para cuando llego el

tren, ya había comprendido la relación entre temperatura, humedad y punto de condensación.

Las industrias florecieron con la nueva habilidad para controlar la temperatura y los niveles humedad

durante la producción. Películas, tabaco, carnes procesadas, capsulas medicinales y otros productos

obtuvieron mejoras significativas en su calidad gracias al aire acondicionado.

En 1915, entusiasmados por su éxito, Carrier y seis amigos reunieron 32,600 dólares para formar la

Compañía de Ingeniería Carrier, dedicada a la innovación tecnológica de su único producto, el aire

acondicionado.

Durante aquellos años, su objetivo principal fue mejorar el desarrollo de los procesos industriales con

maquinas que permitieran el control de la temperatura y la humedad. Por casi dos décadas ,el uso del

aire acondicionado estuvo dirigido a las industrias ,más que a las personas.

En 1921, Willis Haviland Carrier patentó la Máquina de Refrigeración Centrífuga. También conocida como

enfriadora centrifuga o refrigerante centrifugado, fue el primer método para acondicionar el aire en grandes

espacios.

El nuevo sistema se estreno en 1924 en la tienda departamental Hudson de Detroit, Michigan.

Los asistentes a la popular venta de sótano se sentían mareados por el calor debido al pésimo sistema

de ventilación, su uso paso de las tiendas departamentales a las salas de cine. La prueba de fuego se

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presento en 1925, cuando el Teatro Rivoli de Nueva York, solicito a la joven empresa instalar un equipo

de enfriamiento. Se realizo una gran campaña de publicidad, que provocó que se formaran largas colas de

personas en la puerta del cine. Casi todas llevaban sus abanicos, por si acaso.

La película que se proyectó aquella noche fue olvidada, pero no el refrescante confort del aire

acondicionado. La industria creció rápidamente .Muchos estadounidenses disfrutaron por primera vez la

experiencia de no tener que sufrir en los cines por el calor , ya que los propietarios instalaron los

equipos para incrementar la asistencia durante los cálidos y húmedos días de verano.

La industria creció rápidamente y cinco años después, alrededor de 300 salas de cine tenían instalado el

aire acondicionado. El éxito fue tal, que inmediatamente se instalaron este tipo de maquinas en

hospitales, oficinas, aeropuertos y hoteles.

En 1928, Willis Haviland Carrier desarrollo el primer equipo que enfriaba, calentaba, limpiaba y hacia

circular el aire para casas y departamentos, pero la Gran Depresión en los Estados Unidos puso punto final

al aire acondicionado en los hogares. Las ventas de aparatos para uso residencial no empezaron hasta

después de la Segunda Guerra Mundial. A partir de entonces, el control del aire acondicionado se extendió

a todo el mundo,

El calor y el frio que sienten las personas no solo dependen de la temperatura ambiental , sino también

de la humedad y de apropiada distribución del aire . La climatización es el proceso de tratamiento del aire

que controla simultáneamente su temperatura, humedad, limpieza y distribución para responder a las

exigencias del espacio climatizado.

Para obtener el confort deseado es necesario que el aire sea distribuido y circule uniformemente por todo el

recinto, sin producir corrientes desagradables. Por último, la eliminación de las partículas de polvo es

fundamental para la salud. Conseguir un adecuado filtrado de aire es una labor básica de un equipo de

aire acondicionado.

Además de la comodidad que disfrutamos con el aire acondicionado en un día cálido y húmedo de verano,

actualmente muchos productos y servicios vitales en nuestra sociedad dependen del control el clima

interno, como los alimentos, la ropa y la biotecnología para obtener químicos, plásticos y fertilizantes.

El aire acondicionado juega un rol importante en la medicina moderna, desde sus aplicaciones en el

cuidado de bebes y las salas de cirugía hasta sus usos en los laboratorios de investigación. Sin el control

exacto de temperatura y humedad, los microprocesadores, circuitos integrados y la electrónica de alta

tecnología no podrán ser producidos. Los centros computacionales dejarían de funcionar.

Muchos procesos de fabricación precisa no serian posibles. El vuelo de aviones y de naves espaciales seria

un sueño. Minerales valiosos no podrían ser extraídos desde la profundidad de la tierra y los arquitectos no

podrían haber diseñado los enormes edificios que han cambiado la cara de las ciudades más grandes

del mundo.

El aire acondicionado inventado por Willis Haviland Carrier ha hecho posible el desarrollo de muchas áreas

tropicales y desérticas del mundo, que dependen de la posibilidad de controlar su medio ambiente.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

1.2 El Aire.

Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la atmosfera terrestre ,que permanecen alrededor

de la tierra por la acción de la fuerza de la gravedad. El aire es esencial para la vida en el planeta ,es

particularmente delicado ,fino y etéreo ,transparente en las distancias cortas y medias si está limpio y

compuesto , en proporciones ligeramente variables por sustancias tales como el nitrógeno ( 78% ),oxigeno

(21 % ) ,vapor de agua ( variable entre ( 0.7%), ozono , dióxido de carbono ,hidrogeno y algunos gases

nobles como el criptón o el argón, es decir , 1% de otras sustancias. Ver Fig. No. 1

Entre los cuales se encuentran los gases de efecto invernadero son el vapor de agua, dióxido de carbono,

metano, oxido nitroso y ozono, entre otros. Ver Tabla No.1. Otro tipo de sustancias pueden estar presentes en

pequeñas cantidades como polvo, polen y esporas y ceniza volcánica. También es detectable la presencia

de elementos vertidos a la atmosfera en forma de contaminantes como el cloro y sus compuestos, flúor,

mercurio y compuestos de azufre.

Fig. No.1 Composición del aire

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Tabla No. 1 Composición del aire químicamente puro de la atmosfera libre de vapor de agua, por

volumen

Componentes

Gas % en Volumen

Nitrógeno (N2) 78.084 %

Oxigeno (02) 20.946 %

Argón (Ar) 0.9340 %

Dióxido de Carbono (CO2) 0.039%

Gases Raros

Componentes Contenido en partes / millón partes de aire

Neón (Ne) 0.001818 %

Helio (He) 0.000524 %

Metano ( CH4) 0.000179 %

Criptón (Kr) 0.000114 %

Hidrógeno (H2) 0.000055 %

Oxido Nitroso (N2O) 0.00003%

Monóxido de carbón (CO) 0.00001 %

Xenón (Xe) 0.000009 %

1.3 Que es el Aire Acondicionado

El acondicionamiento de aire esa el proceso mas completo de tratamiento del aire ambiente de los locales

habitados ,consiste en regular las condiciones en cuanto a la temperatura ( calefacción o refrigeración ) ,

humedad, limpieza (renovación, filtrado) y el movimiento del aire dentro de los locales ,que pueden estar

destinados a ser ocupados por personas y hay que tener las condiciones de confort en las diferentes

épocas del año.

También se pueden utilizar en procesos industriales .de acuerdo a las necesidades del producto a procesar.

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1.4 Sistemas de Aire Acondicionado.

Existen dos tipos de sistemas de Aire Acondicionado

Totales

Parciales

Los sistemas totales son aquellos que trabajan en cualquier estación del año y mantiene las condiciones

deseadas tanto en verano como en invierno, este tipo de sistemas se utiliza principalmente en la industria :

Alimenticia, Embotelladoras, Farmacéutica, Cosmética ,etc.

Y todas aquellas industrias que hagan procesos y necesite controlar la temperatura, para realizar sus

actividades.

Los sistemas parciales son aquellos donde las condiciones a mantener únicamente son en el verano o el

invierno, ya que esto depende de la ubicación geográfica en donde se encuentre el área a acondicionar. Por

ejemplo en la Ciudad de Matamoros Tamaulipas. Se utiliza un Sistema Total que se controlara la temperatura

en verano enfriando las áreas así como en la época de invierno que se calentara los espacios a

acondicionar debido a las condiciones extremosas del medio ambiente .

Por esta razón los sistemas de aire acondicionado ya no es un lujo sino una necesidad ,ya que está

comprobado que el personal que labora en un ambiente de confort realiza con mayor eficiencia su trabajo.

En las tiendas comerciales, hay un incremento en sus ventas ya que las personas inconscientemente pasan

mayor tiempo en el establecimiento recorriendo varios de los departamentos y por consecuencia adquieren

productos que nunca pensaron comprar cuando llegaron al centro comercial.

1.5 Sistemas de Acondicionamiento de Aire

Los sistemas de acondicionamiento con Aire son:

Ventilación Mecánica.

Sistema de Aire Lavado.

Sistemas de aire acondicionado con Enfriamiento y Calefacción.

1.6 Ventilación Mecánica.

Si tenemos que definir brevemente que es la ventilación mecánica tendríamos que decir que es una

forma de renovación del aire dentro de una dependencia por medio de dispositivos mecánicos. Esta

definición es muy simple y por ende fácil de entender ,pero para tener un panorama incluso más claro ,los

grandes ejemplos que podemos dar son ,entre otros, los ventiladores de techo y los ya conocidos turbos.

Ver Fig. No 2. Estos son colocados en la cubierta o bien en la parte alta de una lateral de la nave,

dependiendo de lo ancho de la misma.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Nosotros ,los individuos, necesitábamos encontrar alguna forma de refrescarnos y de sacar parte del aire

viciado de nuestra casa o local .De esta forma surgieron los ventiladores de de pie y más tarde los de

techo, este tipo de ventilación mecánica no es tan confortable como el tipo de refrigeración que podemos

Obtener de una consola de aire acondicionado. Pero al menos nos ayudaba en gran forma a pasar los

tiempos calurosos, principalmente en verano ; pero justamente estas estaciones fueron tornándose casi

inaguantables y ya la ventilación mecánica era insuficiente para satisfacer las necesidades de

enfriamiento.

Fig. No. 2 Empleo de ventilación de una manera beneficiosa

Realizaba la limpieza en la habitación y observaba en la claridad de la ventana que el polvillo se quedaba

flotando un buen rato ,¿ cómo hacer para desalojarlo ¿.Un día la idea surgió ,puso un ventilador en la

ventana descargando hacia la intemperie .Ver Figura No. 3 ,es tan noble su empleo como un extractor de

aire en la habitación ,tiene varias ventajas: el polvillo no queda flotando ,no lo respiras durante ratos ,no se

vuelve a instalar sobre ropas de cama y muebles y al terminar la limpieza con paños húmedos lo giraba

hacia adentro del ambiente y lo dejaba funcionando unos minutos, entonces entra aire fresco ayuda a

que no se forme el moho de la humedad que tan mal nos hace, esto es de fácil empleo ,es practico no

es tan caro y da buenos resultados.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 3 Ventilación Mecánica

Existe la contaminación de edificios ,se le llama “del edificio enfermo” que es muy conocida en países

desarrollados porque ellos son muy curiosos y realmente se preocupan por el tema salud, en nuestros

edificios también existe solo que aún no nos hemos preocupado por este problema .Muchas sustancias

contaminan el aire y hay muy poca ventilación , para los asmáticos es un obstáculo difícil de superar, casi

siempre , cuando más vistosos son, mas contaminación hay dentro de ellos.

Se liberan infinidad de sustancias que son contaminantes ,por ejemplo ácaros y la verdad que no se

puede encontrar en un aire que circula desplazando partículas, estas partículas afectan a todos durante

tantas horas de exposición ,a personas sanas las irrita y a los asmáticos los afectara sin duda agravando

la enfermedad.

La ventilación mecánica , de estos edificios contribuye a que se expandan virus, entre ellos los de la gripe

,porque concurrió a trabajar una persona enferma y la ventilación mecánica los esparce por el aire. Por

ahora a este problema lo tienen los países de alto poder adquisitivo ,ojala los médicos prevengan a las

autoridades sobre las consecuencias que puede producir esta ventilación mecánica en el asmático o

personas que sufren problemas respiratorios y rinitis.

Quisiera que algunas ventajas que disfruten los países de alto poder adquisitivo no sean contagiosas.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

1.7 Sistemas de Aire Lavado.

Los sistemas de aire lavado o enfriamiento evaporativo.Ver Figura No. 4, son muy utilizados en centros

comerciales, cines, restaurantes, naves industriales , bodegas ,iglesias ,teatros o construcciones con mucho

volumen de aire .

Fig. No. 4 Lavadora de Aire

El sistema de aire lavado se forma de un equipo denominado como lavadora de aire, este equipo está

integrado por un gabinete de lamina resistente contra la intemperie en sus paredes tiene persianas

unidos en su interior se empalma con fibra de coco tratada químicamente o fibra aspen ,un sistema de

bombeo aspira agua de un deposito dentro del gabinete y lo distribuye mediante una red de tubería que

moja los filtros , un ventilador centrifugo aspira aire del exterior a través de los filtros perimetrales en el

gabinete y lo descarga al interior del espacio acondicionado por medio de una red de ductos acoplados a

rejillas o difusores.

Es necesario balancear el aire que se inyecta mediante este sistema ya que es necesario desfogar

totalmente el aire que se inyecta , ya sea dejando abierto los accesos o distribuyendo persianas.

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1.8 Sistemas de Aire Acondicionado con Enfriamiento y Calefacción.

Principales Características de un Equipo de Aire Acondicionado Tipo Paquete Frio, Calor Véase Figuras No. 5

y 6 .

Operación silenciosa gracias al tamaño y diseño del serpentín de la que se logran muy bajos niveles de

ruido en la descarga de aire hacia el local climatizado.

Innovado control de humedad y temperatura gracias al diseño y materiales de las aletas “Hidrofilic

Aluminium” ,Auto ”restat” , cuando la energía eléctrica falla y se restablece , la unidad

automáticamente toma los valores y funciones previas almacenadas en su memoria interna.

Compresor de alta durabilidad, con válvula de alivio inferior y protección eléctrica interna.

Alta calidad de fabricación del serpentín del condensador, con aletas extrafinas para aumentar el

intercambio térmico.

Diseño aerodinámico de alta tecnología de las rejillas de descarga de aire para disminuir los

niveles de ruido.

Unidades probadas dinámicamente bajo condiciones reales de trabajo de carga total y parcial.

Gabinete con protección anticorrosiva, tanto el gabinete del condensador como sus componentes

están protegidos por una capa de zinc electrolítico y pintura anticorrosiva.

Diseño del gabinete que permite un fácil acceso a todos sus componentes tantos mecánicos como

eléctricos.

Filtro deshidratador de línea.

Válvula de cuatro vías en caso de las bombas de calor.

Unidades certificadas por ETL, ETLC y ARI 210 / 240 UAC.

Temporizador de descongelación tipo estado sólido incluida en las series bomba de calor.

Presostato de baja para protección contra baja carga.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 5 Equipo de Aire Acondicionado Tipo Paquete

UNIDAD TIPO PAQUETE

(Acondicionador de Aire Autocontenido)

Si le gusta la idea de ahorrar tanto espacio como energía ,un Acondicionador tipo Paquete, esta unidad de

alta eficiencia proporciona máximo enfriamiento, usando una mínima cantidad de energía y compactando

los serpentines del evaporador y condensador , ventiladores del evaporador y condensador , compresor y

filtros de baja eficiencia lavables o desechables.

Compresor tipo scroll de alta eficiencia para tener una operación confiable y silenciosa.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Protección Térmica, panel compresor y el motor del ventilador de enfriamiento, previniendo

sobrecalentamiento y sobrecargas.

Tubería de cobre con espiral interno, que resiste la corrosión y aumenta la eficiencia.

Área de Serpentín del evaporador extendida con dos etapas de enfriamiento con circuitos independientes,

que proporciona una transferencia de calor altamente eficiente, reduciendo la carga del compresor.

Espacio para el serpentín de calefacción de capacidad variable

Filtro deshidratador en cada circuito en la línea de líquido, que protege al compresor al remover la

humedad del sistema.

Protección por altas temperaturas 46°C a -1°C ( 115 °F A 30 °F), también para bajas temperaturas -29°C (-

20 °F).

Charola de condensación con pendiente para evitar acumulación de hongos y corrosión.

Interruptor de baja y alta presión.

Rejillas cubiertas de plástico resistentes a la corrosión.

Compartimiento del ventilador centrífugo del evaporador aislado, logra una operación silenciosa.

Orificio dosificador de refrigerante, garantiza el flujo apropiado de refrigerante en todas las condiciones de

operación.

Conexiones eléctricas de fácil acceso, simplificando la instalación y servicio.

Gabinete de acero galvanizado prepintado, que proporciona un acabado durable.

Rieles en la base, manteniendo la unidad por encima de la humedad del piso.

Filtros metálicos lavables o desechables de baja eficiencia con espesor de 50.8 mm. ( 2” ).

Configuración para conexión a ductos en posiciones horizontal o vertical.

IIER Rango de eficiencia de energía integrada de 12.9.

EER Rango de eficiencia de Energía de 11.0

Garantías de 10 años en el serpentín evaporador, 5 años en el compresor, 3 años en el serpentín del

condensador

Fig. No. 6 Componentes del Equipo de Aire Acondicionado Tipo Paquete

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1.9 Conceptos Básicos Utilizados en el Aire Acondicionado

ENERGIA

El termino energía (del griego energia, actividad, operación, energos = fuerza de acción o fuerza trabajando).

Se define como “ la capacidad para realizar un trabajo “, las principales formas de energía son:

Térmica

Eléctrica

Radiante

Química

Nuclear

Mecánica

Gravitatoria

Electromagnética

La energía Térmica se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja

temperatura tendrá menos energía térmica que otro que este a mayor temperatura.

La energía Eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales

conductores. Esta energía produce, fundamentalmente ,3 efectos, luminoso, térmico y magnético .Ejemplo

La transportada por la corriente eléctrica en nuestras casas y que se manifiesta al encender una bombilla.

La energía radiante es la que poseen la ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los

rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc. La característica principal de esta energía es que se

puede propagar en el vacío.

Sin necesidad de soporte material alguno .Ejemplo La energía que proporciona el sol y que nos llega a la

Tierra en forma de luz y calor.

La Energía química es la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería poseen este

tipo de energía, Ejemplo: La que posee el carbón y que se manifiesta al quemarlo.

La Energía nuclear es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones

nucleares de fisión y de fusión, ejemplo: la energía del uranio, que se manifiesta en los reactores nucleares.

La Energía mecánica. Dentro de la energía mecánica hay dos tipos de energía mecánica: la energía

cinética y la energía potencial. La suma de ambas siempre se mantiene constante y es igual a la energía

mecánica ( salvo en sistemas en los que actúen fuerzas no conservativas ).Un ejemplo de esta forma de

energía es la energía de las olas.

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La energía cinética es la energía que tiene un cuerpo en movimiento. Cuanto más rápido se mueven, más

energía cinética poseen. La cantidad de energía cinética que tiene un cuerpo, depende de la masa que está

en movimiento y de la velocidad a la que se desplaza esa masa.

Un ejemplo de aprovechamiento de la energía cinética, es el viento (con la energía eólica), que también se

puede aprovechar en el mar.

La energía potencial es la energía almacenada, la energía que mide la capacidad de realizar trabajo.

Cualquier objeto que este situado a cierta altura tiene energía potencial gravitatoria.

Por ejemplo, el agua que está en una presa tiene energía potencial a causa de su posición. El agua puede

caer desde esta posición y ejercer una fuerza desde su distancia y por lo tanto, hacer trabajo, en este caso,

accionar una turbina para generar electricidad.

La energía electromagnética. Es la energía debida a la presencia de un campo electromagnético y es

proporcional a la suma de los cuadrados de los valores del campo eléctrico y del campo magnético, en un

punto del espacio.

Es importante tener en cuenta que la energía ni se crea ni se destruye sólo se transforma.

Por lo que todos los procesos que manejan energía, involucran un cambio en la forma en la que la energía

se manifiesta. Es decir, que se va pasando de un tipo a otro de forma de energía entre las descritas

anteriormente.

TRABAJO

El trabajo que realiza una fuerza se define como el producto de esta por el camino que recorre su punto de

aplicación y por el coseno del ángulo que forman el uno con el otro.

El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés work) y se expresa en

unidades de energía, esto es julios o joules (J), en el Sistema Internacional de Unidades.

Matemáticamente se expresa como

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Fig. No. 7 Representación del Vector Fuerza

Cuando el vector fuerza es perpendicular al vector desplazamiento del cuerpo sobre el que se aplica, dicha

fuerza no realiza trabajo alguno. Asimismo, si no hay desplazamiento, el trabajo también será nulo.

FUERZA

Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la

forma de los cuerpos materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía.

Es todo aquello que tenga tendencia a iniciar un movimiento, hacer que cese dicho movimiento o cambiar de

dirección. También puede cambiar el tamaño o la forma del cuerpo.

La fuerza mas conocida es el peso .El peso es una medida de que ejerce la atracción de la gravedad sobre

el mismo.

En el Sistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide en newtons (N).

TERMODINAMICA

La termodinámica puede definirse como el tema de la Física que estudia los procesos en los que se

transfiere energía como calor y como trabajo.

Es la ciencia que comprende el estudio de las leyes que gobiernan las transformaciones de la energía y las

relaciones entre las diferentes propiedades físicas de las sustancias que sufren esas transformaciones.

(1.1)

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Sabemos que se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánicos.

El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura. O

sea, el calor es muy semejante al trabajo.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

El primer principio es la ley de la conservación de la energía .Afirma que como la energía no se creai se

destruye solo se transforma, la cantidad de energía transferida a un sistema en forma de calor más la

cantidad de energía transferida en forma de trabajo sobre el sistema debe ser igual al aumento de energía

interna del sistema.

El calor y el trabajo son mecanismos por los que los sistemas intercambian energía entre si.

Esta ley se expresa como:

ΔEINT = Q-W (1.2)

Cambio en la energía interna en el sistema=Calor agregado (Q-Trabajo efectuado por el sistema (W)

Notar que el signo menos en el lado derecho de la ecuación se debe justamente a que W se define como el

trabajo efectuado por el sistema.

Para entender esta ley, es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo

móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará

dado por a diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la

presión atmosférica.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

La primera ley nos dice que la energía se conserva. Sin embargo, podemos imaginar muchos procesos en

que se conserve la energía, pero que realmente no ocurren en la naturaleza. Si se acerca un objeto caliente a

uno frio, el calor pasa del caliente al frio y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguirá

conservando la energía y se cumplirá la primera ley.

En la naturaleza hay procesos que suceden, pero cuyos procesos inversos no .Para explicar esta falta de

reversibilidad, se formuló la segunda ley de la termodinámica, que tiene dos enunciados equivalentes.

Enunciado de Kelvin-Planck: Es imposible construir una máquina térmica que operando en un ciclo, no

produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de

trabajo.

Enunciado de Celsius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia

continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.

La segunda ley afirma que la entropía, o sea el desorden de un sistema aislado nunca puede decrecer. Por

tanto, cuando un sistema aislado alcanza una configuración de máxima entropía ya no puede experimentar

cambios: ha alcanzado el equilibrio. La naturaleza parece pues preferir el desorden y el caos. Se puede

demostrar que el segundo principio implica que, si no se realiza trabajo, es imposible transferir calor desde

una región de temperatura más baja a una región de temperatura más alta.

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LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA

El llamado principio cero de la termodinámica, que se explica a continuación, proporciona una definición

precisa, aunque empírica de la temperatura.

“Si dos objetos A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer objeto C, entonces los objetos

A y B están en equilibrio térmico entre sí”.

Cuando dos sistemas están en equilibrio mutuo, comparten una determinada propiedad. Esta propiedad se

puede medir y se puede asignar un valor numérico definido. Una consecuencia de este hecho es el principio

cero de la termodinámica, que afirma que si dos sistemas distintos están en equilibrio termodinámico con un

tercero, también tienen que estar en equilibrio entre sí. Esta propiedad compartida en el equilibrio es la

temperatura.

PROCESO TERMODINÁMICO

En física se denomina proceso termodinámico a la evolución de determinadas magnitudes o (propiedades)

propiamente termodinámicas relativas a un determinado sistema físico.

Desde el punto de vista de la termodinámica estas transformaciones deben transcurrir desde un estado de

equilibrio inicial a otro final. Es decir que las magnitudes que sufren una variación al pasar de un estado a

otro deben estar perfectamente definidas en dichos estados inicial y final.

CICLO TERMODINÁMICO

Todas las relaciones termodinámicas importantes empleadas en ingeniería se derivan del primer y segundo

principios de la termodinámica. Resulta útil tratar los procesos termodinámicos basándose en ciclos: procesos

que devuelven un sistema a su estado original después de una serie de fases ,de manera que todas las

variables termodinámicas relevantes vuelven a tomar sus valores originales. En un ciclo completo, la

energía interna de un sistema no puede cambiar, puesto que solo depende de dichas variables. Por tanto, el

calor total neto transferido al sistema debe ser igual al trabajo total neto realizado por el sistema. Es

simplemente una secuencia de procesos, de tal manera que su estado inicial y final son idénticos.

PRESIÓN

La presión indica la relación entre una fuerza y el área sobre la cual actúa. Ver Figura No. 8

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Fig. No. 8 La Presión indicada entre fuerza y área

En cualquier caso en que exista presión, una fuerza actuadora en forma perpendicular sobre una superficie.

Matemáticamente la presión se expresa de la siguiente forma:

P=F/A (1.3)

Donde:

P=Presión (N/ m²) o Pascales

F= Valor de la fuerza perpendicular (Newton)

A= Área o superficie la cual actúa la fuerza (m²)

Cuando mayor sea la fuerza, mayor será la presión para una misma área. Cuando se aplica una misma

fuerza, pero el área aumenta, la presión disminuye de manera proporcionalmente inversamente al incremento

de dicha área.

En resumen la presión es directamente proporcionalmente a la fuerza recibida e inversamente proporcional al

área sobre la cual actúa.

PRESION ATMOSFERICA

Es la fuerza que ejerce la atmósfera, por unidad de superficie, sobre los cuerpos que se hallan situados en la

superficie del planeta.

Fue el físico italiano Torricelli quien determino por primera vez (1643) el valor de la presión atmosférica al

inventar el barómetro de mercurio. A partir del experimento de Torrecilla sabemos que el valor de la presión

atmosférica al nivel del mar es de 1013,25 milibares Pa (lo que equivale a 760 mm de Hg).

La presión atmosférica varía con la altitud en relación inversamente proporcional, así en la cima del Everest

(8,848 m) la presión atmosférica es de 300 mm de Hg. Ver Fig. No. 9

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Fig. No. 9 Experimento de Torricelli

Evangelista Torricelli diseño una experiencia que le permitió medir la presión atmosférica. La experiencia

fue la siguiente, lleno una cubeta de mercurio ( Hg ) la depositó en el suelo y llenando de mercurio un tubo

abierto por un extremo, introdujo dicho extremo en el mercurio de la cubeta, de tal manera que el mercurio

fue descendiendo hasta que se igualo la presión en su interior y la de la superficie de mercurio libre en la

cubeta, en ese momento Torricelli midió la altura del mercurio en el interior del tubo y fue de 760 mm,la

presión que equivale a 1 atmosfera. Ver Figura No. 10

Como se aprecia en la figura, la presión en A y en B es la misma, por lo que la presión atmosférica

equivaldría a 760 mm de Hg. Además obtuvo por primera vez el vacio en el interior de un recipiente.

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Fig. No. 10 Experimento de Torricelli , donde obtuvo el vacío

PRESIÓN MANOMÉTRICA

La presión manométrica es la fuerza que ejerce la columna de atmosfera que hay encima del objeto de

medición sobre el área de dicho objeto.

Su concepto es muy similar con el de presión, solo que en diferencia la presión manométrica es ejercida por

la columna de atmósfera y no por ningún otro objeto.

El concepto de presión manométrica fue desarrollado porque casi todos los manómetros. Ver Figura No. 12

marcan cero cuando están abiertos a la atmósfera.

Cuando se les conecta al recinto cuya presión se desea medir, miden el exceso de presión respecto a la

presión atmosférica. Si la presión en dicho recinto es inferior a la atmosfera, señalan cero.

Ya que dependiendo la altura en la que nos encontramos va a determinar cuántas partículas de la

atmósfera hay sobre el área, se toma como nivel general el nivel del mar, así podemos decir 5 cm sobre el

nivel del mar.

Como en las partículas de la atmósfera interviene la fuerza de gravedad y se debe considerar la cantidad de

partículas del objeto sobre las cuales harán efecto las partículas del área se crea la siguiente fórmula:

P=d. g. h (1.4)

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Fig. No. 11 Manómetro de presión

Donde:

P=presión manométrica (kg/m², kg/cm², lb/pies², lb/pulg²)

d=densidad (gr/cm³, lb/pulg³)

g=gravedad (9.81 m/s², 32.1 pies/s²)

h=altura (m, pies)

PRESIÓN ABSOLUTA

La presión absoluta es la presión atmosférica mas la presión manométrica (presión que se mide con el

manómetro)

En el Sistema Internacional, la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que

es equivalente a una fuerza total de un newton actuando uniformemente en un metro cuadrado.

En el Sistema Inglés la presión se mide en una unidad derivada que se denomina libra por pulgada

cuadrada (pound per square inch) psi que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una

pulgada cuadrada.

TEMPERATURA

Específicamente está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como “energía

sensible “, que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema sea en un sentido

traslaciones, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la energía sensible de un

sistema, se observa que este se encuentra más “caliente”, es decir que su temperatura es mayor.

En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus

sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico trata de los movimientos transnacionales de

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sus partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en

cuenta también).

Dicho lo anterior, se puede definir la temperatura como la cuantificación de la actividad molecular de la

materia.

La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de

escalas que dan lugar a unidades de medición de la temperatura.

ESCALAS ABSOLUTAS DE TEMPERATURA

La escala absoluta de temperatura parte de la existencia del 0° absoluto. Veremos que la existencia de una

escala absoluta de temperaturas es consecuencia del Segundo Principio de la Termodinámica. Por el

momento basta recordar los siguientes puntos básicos.

Existen dos unidades básicas para medir temperatura en forma absoluta.

El grado Kelvin (K) y

El grado Rankine (R)

En magnitud 1°K= 1°C y

1 °R=1 °F

El 0° K= 273.16 °C.Es la temperatura más baja posible.

En la escala Kelvin, la escala termodinámica de temperaturas más empleada, e{ cero se define como el cero

absoluto de temperatura, es decir,-273.15 °C .La magnitud de su unidad llamada kelvin y simbolizada por K

,se define como igual a un grado Celsius. Ver Figura No. 12

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Figura No. 12 Diferentes escalas de temperaturas

Otra escala que emplea el cero absoluto como punto mas bajo es la escala Rankine, en la que cada grado de

temperatura equivale a un grado en la escala Fahrenheit. En la escala Rankine, es el punto de congelación

del agua equivale a 492 ° R y su punto de ebullición a 672 °R.

ESCALAS MÁS COMUNES

Escala Celsius

La escala Celsius fue inventada en 1742 por el astrónomo sueco Andrés Celsius, Esta escala divide el rango

entre temperaturas de congelación y de ebullición del agua en 100 partes iguales .Usted encontrara a veces

esta escala identificada como escala centígrada. Las temperaturas en la escala Celsius son conocidas como

grados Celsius (°C) Fahrenheit

El punto de congelación del agua equivale a 0°C y su punto de ebullición a 100 °C. Esta escala se utiliza en

todo el mundo, en particular en el trabajo científico.

Escala Fahrenheit

La escala Fahrenheit fue establecida por el físico holandés-alemán Gabriel Daniel Fahrenheit, en 1724.

Aún cuando muchos países están usando ya la escala Celsius, la escala Fahrenheit es ampliamente usada

en los Estados Unidos. Esta escala divide la diferencia entre los puntos de fusión y de ebullición del agua en

180 intervalos iguales .Las temperaturas en la escala Fahrenheit son conocidas como grados Fahrenheit (°F).

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La escala Fahrenheit se emplea en los países anglosajones para medidas no científicas y en ella el punto de

congelación del agua se define como 32 °F y su punto de ebullición como 212 °F.

Escala de Kelvin,

La escala de Kelvin lleva el nombre de William Thompson Kelvin, un físico británico que la diseñó en

1848.Prolonga la escala Celsius hasta el cero absoluto, una temperatura hipotética caracterizada por una

ausencia completa de energía calórica. Las temperaturas en esta escala son llamadas Kelvin (°K).

VOLUMEN

El volumen es una magnitud escalar definida como el espacio ocupado por un cuerpo. Es una función

derivada ya que se haya multiplicado las tres dimensiones.

La unidad de medida de volumen en el Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico, aunque

temporalmente también acepta el litro, que se utiliza comúnmente en la vida práctica.

La “capacidad “ y el “volumen” son términos que se encuentran estrechamente relacionados, Se define la

capacidad como el espacio vacío de alguna cosa que es suficiente para contener a otra u otras cosas. Se

define el volumen como el espacio que ocupa un cuerpo. Por lo tanto entre ambos términos existe una

equivalencia que se basa en la relación entre el litro (unidad de capacidad) y el decímetro cúbico (unidad de

volumen).

Este hecho puede verificarse experimentalmente de la siguiente manera,: si se tiene un recipiente con agua

que llegue hasta el borde y se introduce en él un cubo sólido cuyas aristas midan 1 decímetro (1 dm3),se

derramará 1 litro de agua. Por tanto, puede afirmarse que:

1 dm3= 1 litro

Cuando un sólido no tiene una forma geométrica que permita determinar por cálculo su volúmen,se mide éste

directamente. El procedimiento se le atribuye a Arquímedes.

Supongamos que se desea saber el volumen de una piedra pequeña. Por lo general las piedras tienen una

forma muy irregular, por lo que es muy difícil calcular su volumen comparándolo con un cubo unidad. En

estos casos se calcula su volumen por desplazamiento de agua.

En recipiente graduado vertemos un líquido y a continuación, sumergimos en el sólido cuyo volumen

deseamos conocer.

El aumento de nivel de líquido nos permitirá, por sustracción, determinar el volumen del sólido. Normalmente

el líquido empleado será agua, pero si es sólido se disuelve en ella (por ejemplo la sal o el azúcar) usaremos

otro líquido que no disuelva el sólido.

El siguiente diagrama muestra, Ver Figura No. 13, un objeto irregular y un recipiente con 9 centímetros

cúbicos de agua. La cantidad de agua debe ser la suficiente para que el objeto pueda ser sumergido en ella.

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Fig. No. 13 Volúmen del recipiente sin objeto

Se introduce el objeto en el recipiente y se mide el desplazamiento de agua que provoca.

Al introducir el objeto al recipiente el agua sube su nivel marcando un volumen de 11 cm3. Antes de

introducirlo el volumen del agua marcaba 9 cm3 por lo que la diferencia de volumen se debe al objeto. Ver

Figura No. 14

Figura No. 14 Volúmen del recipiente con objeto

El volumen del objeto se obtiene restando el volumen del agua, con el objeto, menos el volumen del agua sin

el objeto:

V=11 cm3 - 9 cm3 = 2 cm3

Por lo tanto el objeto tiene un volumen de 2 cm3

Este método es bastante sencillo, pero es útil solo para objetos pequeños que no absorben el líquido en el

que son sumergidos.

No es posible usarlo para medir el volumen de una pirámide Egipcia, por ejemplo.

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CALOR

El calor es una forma de energía. Esta puede definirse como la capacidad para realizar trabajo. No es un

sólido ni un líquido ni un gas. Pero se encuentra en los tres estados de la materia.

Por ejemplo 1 libra (0.450 Kg) de agua puede estar en forma de hielo 8 sólido), agua (líquido), o vapor (gas),

hechos que dependen de la cantidad de calor que se agregue a la libra de agua. Cuanto más calor se

agregue, más rápido vibraran las moléculas de agua.

El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se

encuentran a distintas temperaturas.

Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura

ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.

El calor es una forma de energía, por lo tanto se puede convertir en otra forma de energía y recíprocamente

otra forma de energía se pueden convertir en calor.

UNIDAD TERMICA BRITANICA (BTU)

La BTU es una unidad de energía inglesa. Es la abreviatura de British Thermal Unit.

Se usa principalmente en los Estados Unidos. Ocasionalmente también se puede encontraren documentación

o equipos antiguos de origen británico .En la mayor parte de los ámbitos de la técnica y la física ha sido

sustituida por el julio, que es la unidad correspondiente del sistema internacional.

Una BTU equivale aproximadamente a :

252.2 calorías

1,055 julios

12 000 BTU/H= 1 Tonelada de refrigeración= 3,000 frigorías

Una BTU representa la cantidad de energía que se requiera para elevar un grado Fahrenheit la temperatura

de una libra de agua en condiciones atmosféricas normales.

TRANSFERENCIA DE CALOR

Transferencia de energía calórica de un cuerpo a otro. Solo se produce transferencia de calor cuando existe

diferencia de temperatura y toda transferencia cesa cuando la temperatura se iguala. El calor se transfiere de

tres formas.

CONDUCCION

El calor se transfiere por contacto directo entre un cuerpo a otro. (B) Ver Figura No. 15. Para que haya

transmisión de calor entre dos cuerpos en esta forma se requiere contacto físico real. La conducción es una

forma de transmisión eficiente.

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CONVECCION

El calor se transfiere por líquidos y gases calentados que al ser más liviano que el aire tienden a elevarse (C).

El movimiento del fluido puede ser natural o forzado.

RADIACION

El calor se transfiere a través del espacio por ondas calóricas que viajan en línea recta en todas direcciones.

(A)

La radiación representa una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección, las sustancias

que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un espacio.

Figura No. 15 Efecto de Conducción

CALOR ESPECÍFICO

El calor específico es: la cantidad de calor necesario para elevar una libra de la sustancia de que se trate

en 1 °F. En consecuencia el calor específico del agua es 1.

Si observamos la siguiente tabla conoceremos los valores de calor específico de algunas sustancias. El agua

se utiliza como punto de referencia. La cantidad de calor usada para elevar la temperatura de una libra de

agua 1 ° F, se aplica a las otras sustancias para determinar su calor específico. Ver Tabla No. 2

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Tabla No. 2 Calor específico de diferentes materiales

Material Calor Especifico

Agua 1

Hielo 0.504

Aire Normal 0.24

Cobre 0.095

Vapor 0.48

El calor específico es un parámetro que depende del material y relaciona el calor que se proporciona a una

masa determinada de una sustancia con el incremento de temperatura.

El calor específico de un material depende de su temperatura no obstante, en muchos procesos

termodinámicos su variación es tan pequeña que pude considerarse que el calor específico es constante.

Asimismo, también se diferencia del proceso que se lleve a cabo, distinguiéndose específicamente el “calor

especifico a presión constante” (en un proceso isobárico) y “calor especifico a volumen constante (en un

proceso isocórico).

CALCULO DE LA CANTIDAD DE CALOR SENSIBLE

El calor sensible si se nota, puesto que aumenta la temperatura de la sustancia, haciendo que se perciba

como “más caliente “, o por lo contrario, si se le resta calor, la percibimos como “más fría”.

Para aumentar la temperatura de un cuerpo hace falta aplicarle una cierta cantidad calor (energía) .La

cantidad de calor aplicada en relación con la diferencia de temperatura que se logre depende del calor

específico del cuerpo, que es distinto para cada sustancia.

El calor sensible se puede calcular en algunos casos simples.

Si el proceso se efectúa a presión constante.

Qs= H= m Cp (t2-t1) (1.5)

Calor sensible= peso x calor específico x diferencia de temperaturas

En donde

Qs = calor sensible

H es la entalpía del sistema.

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m es la masa del cuerpo.

Cp es el calor específico a presión constante (definido como la cantidad de calor requerida para

aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo a presión constante).

t2 es la temperatura final

t1 es la temperatura inicial del cuerpo.

Si el proceso se efectúa a volumen constante.

Qs= U= mCv ( t2- t1 ) (1.6)

En donde

Cv es el calor específico a volumen constante y

U representa la energía del sistema. Los valores de calor específico varían también con la

temperatura ambiente y el estado físico de agregación de las sustancias.

CALOR LATENTE

Un cambio de estado involucra el calor latente. El término calor latente significa: calor oculto, el cuál

no puede medirse por medio de un termómetro. El calor necesario para cambiar de sólido a líquido

se llama calor latente de fusión. El calor necesario para cambiar de estado líquido a vapor se llama

calor latente de evaporación.

Cuando el hielo se funde, su temperatura no cambia, aunque absorbe 144 Btu

El calor latente de evaporación del agua es de 970 Btu/lb. De aquí que, convertir una libra de agua

a 212 °F, requiere la adición de 970 Btu.

CALOR TOTAL

El calor total se refiere a la cantidad de calor latente más el calor sensible necesario para cambiar

una sustancia de un cierto grado en cierto estado a una intensidad de calor mayor o menor en otro

estado.

EJEMPLO

El calor total necesario para cambiar una libra de hielo a -10°F a 1 libra de vapor a 212 °F. Se grafica

en Ver Figura No. 17

Las fases de calor total se calculan de la siguiente manera.

1. Se aplica la formula de calor sensible para el hielo estado de – 10 °F a 32 °F

2. Se agrega el calor latente de fusión.

3. Sea aplica la formula de calor sensible para el estado líquido.

4. Se incluye el calor latente de evaporación.

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La formula de calor sensible tiene muchas aplicaciones para el ingeniero de diseño o el mecánico de

servicio, cuando tratan de resolver un problema.

El ingeniero de diseño debe considerar las cargas de calor sensible y el calor sensible y el calor latente del

aire.

La carga de calor latente se refiere al porcentaje de humedad relativa o contenido de agua en el aire.

Como mecánico, es necesario percatarse de que una carga de calor latente puede impedir que se obtenga la

temperatura sensible deseada. Esto es especialmente cierto si el equipo se dimensiona marginalmente.

Comparando las cifras anteriores en el problema del calor total, se comprende que el mayor potencial térmico

ocurre precisamente durante los cambios de estado.

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1.10 ESTUDIO PSICROMETRICO DEL AIRE

La ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating And Air Conditioning Engineers) define el

acondicionamiento del aire como:”El proceso de tratar el aire, de tal manera, que se controle simultáneamente

su temperatura, humedad, limpieza y distribución, para que cumpla con los requisitos del espacio

acondicionado”.

Como se indica en la definición, las acciones importantes involucradas en la operación de un sistema de aire

acondicionado son:

1. Control de la temperatura.

2. Control de la humedad.

3. Filtración y movimiento del aire.

4. Circulación y movimiento del aire.

El acondicionamiento completo de aire, proporciona el control automático de estas condiciones, tanto para el

verano como para el invierno, El control de temperatura en verano se logra mediante un sistema de

Refrigeración y en invierno, mediante una fuente de calor. El control de humedad en verano requiere de

deshumidificadores, lo que se hace normalmente al pasar el aire sobre la superficie fría del evaporador. En el

invierno se requiere de humidificadores, para agregarle humedad al aire en el sistema de calentamiento. La

filtración del aire, en general, es la misma en verano que en invierno.

El acondicionamiento de aire en casas, edificios o en industrias, se hace por dos razones principales:

proporcionar confort al humano y para un control más completo del proceso de manufactura; el control de la

temperatura y la humedad, mejora la calidad del producto terminado.

Para acondicionar aire en un espacio, se requiere tener conocimientos básicos de las propiedades del aire y la

humedad, del cálculo de cargas de calentamiento y de enfriamiento, manejo de las tablas o carta psicométrica

y del cálculo y selección de equipo. También se requiere del conocimiento y manejo de instrumentos, como

termómetros de bulbo seco y de bulbo húmedo (psicrómetro), el higrómetro, tubo de pitot, registradores,

manómetros y barómetros.

En este capítulo, se verán los fundamentos del aire acondicionado. Se verán las propiedades del aire y la

humedad, el manejo de la carta psicométrica y algunos ejemplos prácticos.

Definición

Psicrometría es una palabra que impresiona y se define como la medición del contenido de humedad del aire.

Ampliando la definición a términos más técnicos, psicrometría es la ciencia que involucra las propiedades

termodinámicas del aire húmedo y el efecto de la humedad atmosférica sobre los materiales y el confort

humano.

Ampliando aún más, incluiríamos el método de controlar las propiedades térmicas del aire húmedo. Lo

anterior, se puede llevar a cabo a través del uso de tablas psicométricas o de la carta psicométrica.

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Las tablas psicométricas ofrecen una gran precisión, ya que sus valores son de hasta cuatro decimales; sin

embargo, en la mayoría de los casos, no se requiere tanta precisión; y con el uso de la carta psicométrica, se

puede ahorrar mucho tiempo y cálculos.

En seguida, se verán las propiedades del aire y de humedad conjuntamente con las tablas psicométricas y

posteriormente, se verá la carta psicométrica. Aire y humedad y las Tablas psicométricas.

¿Cuál es el significado de humedad relativa? ¿Cómo se produce la condensación de la humedad en un

serpentín de enfriamiento? ¿Por qué “suda” un ducto de aire frío?.

Las respuestas a las preguntas anteriores, tienen que ver con las propiedades de la mezcla de aire y vapor de

agua (humedad).El conocimiento de estas propiedades, es requisito para el acondicionamiento del aire en

forma apropiada y económica.

Propiedades del Vapor de agua (Humedad)

La humedad es un término utilizado para describir la presencia de vapor de agua en el aire , ya sea a la

intemperie, o dentro de un espacio. Nuevamente, hacemos énfasis en que la humedad está “en el aire”,

Solamente en el sentido de que los dos, aire y vapor de agua, existen juntos en un espacio dado al mismo

tiempo. Por costumbre común, decimos que el aire contiene humedad y es conveniente hacerlo así, en el

entendido de que siempre recordemos que es meramente una manera de hablar y que en realidad, los dos

son independientes uno del otro y que no responden de la misma manera a los cambios de condiciones,

especialmente a los cambios de temperatura.

Humedad Relativa

La humedad relativa (hr), es un término utilizado para expresar la cantidad en una muestra dada de aire, en

comparación con la cantidad de humedad que el aire tendría, estando totalmente saturado y a la misma

temperatura de la muestra. La humedad relativa se expresa en por ciento, tal como 50 %,75%,30%, etc.

De acuerdo a la ASHRAE, una definición más técnica de la hr, sería la relación de la fracción mol del vapor de

agua presente en el aire, con la fracción mol del vapor de agua presente en el aire saturado, a la misma

temperatura y presión.

Humedad Absoluta

El término “humedad absoluta” (ha), se refiere al peso del vapor de agua por unidad de volumen.

Esta unidad de volumen, generalmente es un espacio de un metro cúbico (o un pie cúbico).En este espacio,

normalmente hay aire también, aunque no necesariamente. La humedad relativa está basada en la humedad

absoluta, bajo las condiciones establecidas; es decir, la humedad relativa es una comparación con la

humedad absoluta a la misma temperatura, si el vapor de agua está saturado.

Tanto la humedad absoluta, como la relativa, están, basadas en el peso del vapor de agua en un volumen

dado.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Humedad Específica

La humedad específica, o también llamada contenido de humedad, es el peso de vapor de agua en gramos

por kilogramo de aire seco (o bien, granos por libra).

La humedad específica, se refiere a la cantidad de humedad en peso, que se requiere para saturar un

kilogramo de aire seco, a una temperatura de saturación (punto de rocío) determinada.

Porcentaje de Saturación

El porcentaje de saturación ( o porcentaje de humedad) , es un término que algunas veces se confunde con

la humedad relativa. El porcentaje de saturación, es 100 veces la relación del peso de vapor de agua con el

peso del vapor de agua necesario para saturar un kilogramo de aire seco a la temperatura del bulbo seco.

Esto se puede expresar en una ecuación:

Porcentaje de saturación= w1/ws x 100

Donde:

w¹= humedad especifica en el punto de rocío de la mezcla de aire seco y vapor de agua.

ws= humedad especifica en el punto de saturación.

Temperatura de Rocío o Punto de Rocío

El punto de rocío se define como: la temperatura de bajo de la cual el vapor de agua en el aire, comienza a

condensarse. También es el punto de 100% de humedad. La humedad relativa de una muestra de aire, puede

determinarse por su punto de rocío. También es el punto de máxima humedad.

Existen varios métodos para determinar la temperatura del punto de rocío.

Un punto para determinar el punto de rocío con bastante precisión, es colocar un fluido volátil en un recipiente

de metal brillante; después se agita el fluido con un aspirador de aire. Un termómetro colocado dentro del

fluido indicará la temperatura del fluido y del recipiente.

Mientras se está agitando, debe observarse cuidadosamente la temperatura a la cual aparece una niebla por

fuera del recipiente de metal. Esto indica la temperatura del punto de rocío.

Temperatura de bulbo seco (TBS).

La temperatura del bulbo seco es la temperatura del aire, la cual se registra por medio de un termómetro

ordinario. El bulbo seco mide el calor sensible, que es la temperatura medida por los termómetros en una

casa.

Temperatura de bulbo húmedo (TBH).

Básicamente, un termómetro de bulbo húmedo no es diferente de un termómetro ordinario, excepto que tiene

una pequeña mecha o pedazo de tela alrededor del bulbo expuesta a una corriente de aire que se mueve

rápidamente.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Si esta mecha se humedece con agua limpia, la evaporación de esta agua disminuirá la lectura (temperatura)

del termómetro. Esta temperatura se conoce como de “bulbo húmedo” (TBH).Si el aire estuviese saturado con

humedad (100 % hr), la lectura de la temperatura en el termómetro de bulbo húmedo, seria la misma que la

del termómetro de bulbo seco.

Sin embargo, la hr normalmente es menor de 100% y el aire está parcialmente seco, por lo que algo de la

humedad de la mezcla se evapora hacia el aire. Esta evaporación de la humedad de la mecha, provoca que la

mecha y el bulbo del termómetro se enfríen, provocando una temperatura más baja que la del bulbo seco.

Puesto que la temperatura del bulbo húmedo es el efecto combinado del contenido de humedad (calor latente)

y la temperatura del bulbo seco (calor sensible), el bulbo húmedo mide el calor total.

Psicrómetro

Para asegurarse que la temperatura del bulbo húmedo registrada sea precisa, el flujo de aire sobre el bulbo

húmedo debe ser bastante rápido. El dispositivo diseñado para girar un par de termómetros, uno de bulbo

seco y otro de bulbo húmedo, se conoce como psicrómetro de onda.

El instrumento consiste de dos termómetros, el de bulbo seco y el de bulbo húmedo. Para operarlo, la mecha

se satura sobre el bulbo húmedo con agua limpia, o de preferencia, con agua destilada y se gira.

Para tomar las lecturas con el psicrómetro de onda, se recomiendan los siguientes pasos:

1. Sumerja la mecha sobre el bulbo húmedo en el agua.

Solo una vez por cada determinación de la hr, pero nunca entre una lectura y otra. La evaporación progresiva

de la humedad en la mecha, hasta que alcanza el equilibrio con la humedad en el aire, es el factor que

determina la lectura de bulbo húmedo.

2. Gire el psicrómetro durante 30 segundos. Rápidamente tome las lecturas, primero en el termómetro

de bulbo húmedo y luego en el de bulbo seco y anótelas. Gire de nuevo el psicrómetro, tomando

lecturas a intervalos de 30 segundos durante cinco lecturas sucesivas y anote las temperaturas en

cada ocasión, o hasta que se haya obtenido la lectura más baja y que la última lectura revele una

nivelación o curva de retorno. (Dos o más lecturas sucesivas casi idénticas).

3. Utilice las tablas o la carta psicométrica para obtener la hr. Normalmente, los psicrómetros de onda

vienen acompañados de una regla deslizable con las dos escalas de temperaturas (bulbo húmedo y

bulbo seco) y su hr correspondiente.

CARTA PSICROMETRICA

Una carta psicométrica, VER FIGURA NO. 17, es una gráfica de las propiedades del aire, tales como

temperatura, hr, volumen, presión, etc. Las cartas psicométricas se utilizan para determinar, como varían

estas propiedades al cambiar la humedad en el aire.

Las propiedades psicométricas del aire que se describen en las ilustraciones de las tablas, han sido

recopiladas través de incontables experimentos de laboratorio y de cálculos matemáticos y son la base para

lo que conocemos como Carta Psicométrica.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Aunque las tablas psicométricas son más precisas, el uso de la carta psicométrica puede ahorrarnos mucho

tiempo y cálculos, en la mayoría de los casos donde no se requiere una extremada precisión. Como se

menciono al inicio de este párrafo, la carta psicométrica es una gráfica que es trazada con los valores de las

Tablas psicométricas, por lo tanto, la carta psicométrica puede basarse en datos obtenidos a la presión

atmosférica normal al nivel del mar, o puede estar basada en presiones menores que la atmosférica, o sea

para sitios a mayores alturas sobre el nivel del mar.

Existen muchos tipos de cartas psicométricas, cada una con sus propias ventajas. Algunas se hacen para el

rango de bajas temperaturas, algunas para el rango de media temperatura y otras para el rango de alta

temperatura.

Algunas de las cartas psicométricas se les amplia su longitud y se recorta su altura, mientras que otras son

más altas que anchas y otras tienen forma de triángulo. Todas tienen básicamente la misma función y la carta

a usar, deberá seleccionarse para el rango de temperaturas y el tipo de aplicación.

En este texto, utilizaremos una carta psicométrica basada en la presión atmosférica normal, también llamada

presión barométrica de 101.3 kPa o 760 mm Hg. Esta carta cubre un rango de temperaturas de bulbo seco

(bs) de -10 °C hasta 55 °C y un rango de temperaturas de bulbo seco húmedo (bh) desde -10 °C hasta 35°C.

En la Figura 18, se muestra una carta psicométrica básica. Está hecha con datos basados a la presión

atmosférica normal de 101.325 kPa y las unidades son las del Sistema Internacional, SI. (Ver capitulo 15

sobre equivalencias entre sistemas de unidades).

Las temperaturas están en grados centígrados; el volumen en m3/kg; la humedad relativa en porcentajes; el

contenido de humedad en g/kg aire seco, la entalpía y la entropía están en kiloJoules (Kj) por kg de aire seco.

Un kJ/kg=0.239 kcal/kg = 0.430 btu/lb.

En una carta psicométrica se encuentran todas las propiedades del aire, de las cuales las de mayor

importancia son las siguientes:

1. Temperatura de bulbo seco (Tbs).

2. Temperatura de bulbo húmedo (Tbh).

3. Temperatura de punto de rocío (Tpr ).

4. Humedad relativa (hr).

5. Humedad absoluta (ha).

6. Entalpía (h).

7. Volumen específico (v).

Conociendo dos de cualquiera de estas propiedades del aire, las otras pueden determinarse a partir de

la carta.

Temperatura de bulbo seco (Tbs).

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

La temperatura de bulbo seco se mide con un termómetro ordinario y es la medida del calor sensible del aire

expresado en °F o °C.

Temperatura de bulbo húmedo (Tbh).

Indica la cantidad del calor total contenido en el aire y se expresa en °F o °C

Temperatura de punto de rocío (Tpr ).

Indica la cantidad de humedad contenida en el aire. Es la temperatura a la cual el aire se satura cuando se

enfría, suponiendo que no hay aumento ni disminución de humedad y esta expresada en ° F.

Humedad absoluta, o Específica (ha).

Se llama humedad absoluta del aire, a la cantidad de vapor de agua que contiene un aire seco en suspensión

y se expresa en libras por cada libra de aire seco o también en granos de vapor de agua por cada libra de

aires seco.

Ha= (lb de vapor de agua/lb de aire seco) x 7000 = (granos de vapor de agua/lb de aire seco)

1 lb de aire seco= 7,000 granos de vapor de agua

Humedad relativa ( % hr).

Se define como la relación de la presión parcial del vapor en el aire con la presión de saturación del vapor

correspondiente a la misma temperatura existente, o bien es la relación de la densidad del agua en el aire

con la densidad de saturación de vapor (vapor en condiciones de saturación) a la misma temperatura.

Volumen específico (v).

Es el volumen ocupado por una libra de aire se expresa en ft³

Entalpía o calor sensible, (hs).

Es el calentamiento del aire seco. Es la cantidad de calor necesario para que exista aumento de temperatura

Entalpía o calor sensible, (hl).

Se refiere el cambio del agua en fase líquida a vapor de agua en la humidificación, o en el cambio del vapor

de agua en estado líquido en la humidificación. Es la cantidad de calor necesario para que exista un cambio

de fase.

Entalpía o calor total, (ht).

Es la suma de la entalpía o calor sensible (entalpía de aire seco) y la entalpía o calor latente (entalpía del

vapor de agua) contenida en una mezcla.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 17 Magnitudes Psicométricas

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 18 Carta Psicométrica

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

1.11 SISTEMAS DE REFRIGERACION MECANICO POR COMPRESION DE VAPORES.

Sabemos que el ciclo de refrigeración está integrado por componentes, accesorios y controles.

Esto es una forma de diferenciar solo para una mejor compresión de su operación. Lo importante es que el

sistema de refrigeración pueda funcionar eficientemente, con el menor costo de operación y con la seguridad

de que el compresor no va a sufrir daños.

También se sabe que los componentes del sistema son aquellos, indispensables para que el sistema de

enfriamiento funcione, tales son:

El evaporador, el condensador, el compresor y el regulador de flujo que bien puede ser un tubo capilar o una

válvula de expansión; con estos cuatro componentes integrados por la tubería y con refrigerante, el sistema

funciona y enfría.

Un ejemplo típico es el refrigerador doméstico simple que no tiene más allá de su compresorcito hermético,

un evaporador estático de placa doblada, el condensador estático atrás del refrigerador y el tubo capilar; lo

único que lleva sujeto a desgaste y movimiento, es el compresor y un termostato que lo acciona y que está

fuera del sistema de refrigeración.

Los accesorios como su nombre lo indica, son dispositivos secundarios que servirán para proteger, controlar,

supervisar o mejorar algo en el sistema y se utilizarán solo aquellos que sean necesarios. Ver Figura No. 19,

cabe recordar que el sistema más eficiente será el que tenga menor cantidad de accesorios, conexiones y

longitud de tubería, además de que estas sean de diámetros adecuados.

No es el propósito de este artículo explicar el funcionamiento del ciclo de refrigeración, sino explicar la función

e importancia de cada uno de los accesorios en el sistema.

Tomando como referencia la figura del ciclo de refrigeración, se observan los accesorios más conocidos, de

los cuales no necesariamente debe llevarlos todos sino que llevará los que se requieran únicamente. La

razón de mostrarlos todos, es para identificar su localización en el sistema.

A continuación se mencionan algunos de los accesorios más típicos del sistema de refrigeración y su función,

a partir del compresor y en el orden del sentido del flujo.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No 19 Elementos Fundamentales del Sistema de Refrigeración.

1. Compresor.

2. Válvula de Expansión.

3. Evaporador.

4. Condensador.

5. Tanque recibidor.

6. Filtro deshidratador

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

1. COMPRESOR.

La función del compresor es tomar vapor refrigerante a baja temperatura y presión y aumentarle su

temperatura y presión, como resultado de esto: La presión y temperatura del refrigerante en el

evaporador son disminuidos, permitiéndole absorber calor del ambiente que lo rodea. La presión y

Temperatura del refrigerante en el condensador son aumentadas suficientemente para permitirle transferir

calor al aire o agua de condensación que se encuentra a temperatura normal.

El compresor es a menudo llamado CORAZON DE UN SISTEMA DE REFRIGERACION.

Bombea el refrigerante a través del sistema de la misma manera que el corazón impulsa la sangre a

través del cuerpo.

TIPOS DE COMPRESORES. Existen tres tipos principales de compresores.

RECIPROCO.

ROTATIVO Y

CENTRIFUGO.

Estos principales tipos tienen a su vez diferentes variedades como son los recíprocantes abiertos,

semiherméticos y herméticos y en los centrífugos abiertos y herméticos. Los nombres de estos

compresores provienen del funcionamiento de su mecanismo. En el compresor reciprocante un pistón se

desplaza hacia adelante y hacia atrás en un cilindro. El compresor rotativo tiene una paleta que gira

dentro de un cilindro. El compresor centrífugo a alta velocidad con muchos álabes. El rodete gira dentro

de una carcasa.

Los compresores centrífugos, son utilizados ampliamente en grandes sistemas centrales de

acondicionamiento de aire y los compresores giratorios se utilizan en el campo de los refrigeradores

domésticos. Sin embargo, la mayoría de compresores utilizados en tamaños de menor caballaje para las

aplicaciones comerciales, domésticas e industriales son reciprocantes.

COMPRESORES RECIPROCANTES ABIERTOS, son llamados así a causa de que un extremo del eje

cigüeñal sale fuera de la carcasa. El compresor por lo tanto es adaptable a varios sistemas de fuerza para

moverse. Como el eje pasa a través de la carcasa, un sello mecánico se necesita para impedir fugas de

refrigerante y aceite del compresor.

DESVENTAJAS

Mayor peso.

Costo superior.

Mayor tamaño.

Vulnerabilidad a fallas de los sellos.

Difícil alineación del cigüeñal.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Ruido excesivo

Corta vida de las bandas o componentes de acción directa

Este compresor ha sido reemplazado por el moto-compresor de tipo semi-hermético y hermético.

El motor y el compresor de los COMPRESORES SEMIHERMETICOS, están encerrados dentro de una

carcasa común. Normalmente la cubierta y las placas que protegen los extremos del eje, pueden ser

desmontadas para inspección de los mecanismos internos. La parte del compresor es básicamente la misma

que en los compresores reciprocantes del tipo abierto, sin embargo el compresor y el motor están conectados

por un eje común en el interior de la carcasa.

COMPRESORES HERMÉTICOS, tienen como característica principal que el compresor en si y su motor

están herméticamente encerrados dentro de una carcasa soldada de acero. Ver Figura No. 20. La carcasa

no puede ser abierta para inspección. La capacidad de un compresor está influenciado por ciertos factores.

Estos factores pueden dividirse en dos grupos:

Fig. No 20 Compresor Reciprocante.

1. Los inherentes al diseño del compresor, los cuales no pueden ser cambiados sin reformar este.

Pueden ser llamados factores de diseño mecánico, en esta categoría los principales factores son:

Desplazamiento del pistón que está en función del diámetro, carrera y número de cilindros.

2. Espacio muerto es el espacio comprendido entre la parte superior del pistón y la parte final del

cilindro.

3. Los determinados por las condiciones bajo las cuales el compresor va a ser usado, son factibles de

ser variados dentro de los límites. En esta categoría los principales factores son:

Revoluciones por minuto.

Presión de succión.

Presión de descarga.

Tipo de refrigerante.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

VENTAJAS DEL COMPRESOR RECIPROCANTE

Adaptabilidad a diferentes refrigerantes.

Facilidad con que permite el desplazamiento de líquido a través de tuberías dada la alta presión

creada por el compresor.

Durabilidad.

Sencillez de su diseño.

Costo relativamente bajo.

Velocidad del compresor

Los primeros modelos de compresores se diseñaron para funcionar a una velocidad relativamente reducida,

bastante inferiores a 1000 rpm. Para utilizar los motores eléctricos estándar de cuatro polos se introdujo el

funcionamiento de los moto-compresores herméticos y semi-herméticos a 1750 rpm (1450 rpm en 50 ciclos).

La creciente demanda de equipos de acondicionamiento de aire más compacto y menor peso ha forzado el

desarrollo de moto-compresores herméticos con motores de dos polos que funcionan a 3500 rpm (2900 rpm

en 50 ciclos).

Las aplicaciones especializadas para acondicionamiento de aire en aviones, automóviles y equipo militar,

utilizan compresores de mayor velocidad, aunque para aplicación comercial normal y doméstica el suministro

de energía eléctrica existente de 60 ciclos limita generalmente la velocidad de los compresores a la

actualmente disponible de 1750 y 3500 rpm. Las velocidades superiores producen problemas de lubricación y

duración y estos factores, así como el costo, tamaño y peso deben ser considerados en el diseño y aplicación

del compresor.

Funcionamiento Básico

Cuando el pistón se mueve hacia abajo en la carrera de succión se reduce la presión en el cilindro y cuando la

presión del cilindro es menor que el de la línea de succión del compresor la diferencia de presión motiva la

apertura de las válvulas de succión y fuerza al vapor refrigerante a que fluya al interior del cilindro.

Cuando el pistón alcanza el fin de su carrera de succión e inicia la subida (carrera de compresión), se crea

una presión en el cilindro forzando el cierre de las válvulas de succión. La presión en el cilindro continua

elevándose a medida que el cilindro se desplaza hacia arriba comprimiendo el vapor atrapado en el cilindro.

Una vez que la presión en el cilindro es mayor a la presión existente en la línea de descarga del compresor,

las válvulas de descarga se abren y el gas comprimido fluye hacia la tubería de descarga al condensador.

Cuando el pistón inicia su carrera hacia abajo la reducción de la presión permite que se cierren las válvulas

de descarga, dada la elevada presión del condensador y del conducto d descarga y se repite el ciclo.

Durante cada revolución del cigüeñal se produce una carrera de succión y la otra de compresión de cada

pistón. De modo que en los moto-compresores de 1750 rpm tienen lugar a 1750 ciclos completos de succión

y compresión en cada cilindro durante cada minuto. En los compresores de 3500 rpm se tiene 3500 ciclos

completos en cada minuto.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Capacidad del compresor

Los datos de capacidad los facilita el fabricante de cada modelo de compresor para los refrigerantes con los

que puede ser utilizado. Estos datos pueden ofrecerse en forma de curvas o tablas, se indica la capacidad en

Kcal/hr, a diversas temperaturas de succión y de descarga.

La Tecnología del compresor Scroll y sus aplicaciones en Aire Acondicionado, Bombas Térmicas y

Refrigeración.

El concepto del compresor scroll ha estado disponible por más de cien años. Aún así, el desarrollo de la

tecnología del compresor scroll moderno comenzó en la década de los 70.La introducción de máquinas con

control numérico proporciono las bases para la mecanización con la adecuada precisión de los elementos

necesarios para que un compresor scroll pudiera operar silenciosa y eficientemente.

La tecnología del compresor scroll .Ver Figura No. 21, es ampliamente utilizada en aplicaciones de aire

acondicionado y refrigeración. Las aplicaciones scroll cubren un amplio rango de operación usando diversos

refrigerantes. La línea más común de compresores scroll va de 1 a 25 toneladas de refrigeración.

Fig. No 21 Compresor tipo Scroll.

Generalmente los compresores scroll son de diseño hermético, pero también se producen algunas variantes

semiherméticas. La tecnología scroll establece el fundamento tecnológico para compresores silenciosos

confiables y eficientes.

Desde su introducción al mercado unitario de aire acondicionado a finales de la década de los 80, los

compresores scroll han tenido un gran éxito en una amplia variedad de aplicaciones tanto residenciales como

comerciales. En aire acondicionado, los compresores más pequeños (de 1 a 6 toneladas) se utilizan en

sistemas residenciales, tales como los sistemas de bombas de calor empleados para calentar o enfriar

hogares y negocios. Los compresores más grandes (de 7 a 25 toneladas), se usan en aplicaciones

comerciales como enfriadores de líquido (chillers) y en una variedad de sistemas de unidades condensadoras.

Los compresores scroll de refrigeración se emplean en una amplia gama de aplicaciones que incluyen:

sistemas paralelos para supermercados, tanques enfriadores de leche, transporte automotor de carga

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

refrigerada y contenedores marinos. La tecnología scroll también ha sido exitosamente aplicada en criogenia y

gas natural.

Una de las razones del amplio éxito de la tecnología scroll es que ´esta ha sido diseñada y fabricada a bajo

costo, alta eficiencia y alto volumen. Además permite desarrollar y producir compresores de más alta

eficiencia, teniendo en cuenta el recalentamiento global y los requerimientos de conservación de la energía,

aspectos cada vez más importantes a considerar por los fabricantes de compresores de hoy. La tecnología

scroll ofrece todos los medios para responder satisfactoriamente a estos retos técnicos; proporciona al

Usuario final un beneficio real en lo que se refiere a eficiencia, confiabilidad, tamaño, peso y bajo nivel de

ruido, más allá que otras tecnologías existentes.

El uso de mecanismos de conformidad en los compresores scroll ha mejorado su capacidad para manejar

refrigerantes líquidos e impurezas presentes en el sistema. Estas características, junto a las mejoras en los

dispositivos de protección, desarrollados específicamente para resolver problemas de aplicación en el campo,

han permitido el uso del scroll en forma exitosa a nivel mundial tanto en aire acondicionado como en

refrigeración.

VENTAJAS DEL SCROLL

Los compresores scroll, como otras tecnologías rotativas, requieren pocas partes móviles en comparación con

los compresores a pistón .Debido a la baja velocidad de deslizamiento en todos los puntos de contacto, el

mecanizado de precisión y las ajustadas tolerancias de los elementos del scroll, es posible usar el contacto

físico entre ambas espirales, como un sello, lo que elimina la necesidad de usar un gran volumen de aceite

como sellador.

El contacto físico entre las espirales también tiene la ventaja de eliminar los espaciamientos y reducir las

fugas, para que sea posible crear compresores de alto rendimiento con máquinas de menor desplazamiento.

Esto está en directo contraste con los compresores de tornillo, donde las superiores proporciones de fuga se

compensan usando desplazamientos más grandes.

Los compresores scroll, son de por si máquinas silenciosas y de baja vibración. El ruido generado por un

compresor es relativamente independiente de la pulsación de gas y está generalmente asociado sólo con los

dispositivos mecánicos reales del scroll. Las irregularidades en el mecanismo de los elementos del scroll

pueden incrementar los efectos del contacto mecánico durante el funcionamiento.

En el caso de compresores scroll para aire acondicionado, no existe válvula de descarga interior, lo cual

ayuda a reducir el ruido al eliminar los cambios abruptos de flujo. En los compresores scroll de refrigeración,

se usa una válvula para mejorar la eficiencia a bajas condiciones de operación, diseñada especialmente para

minimizar su impacto sobre ruido del compresor. La vibración del compresor se minimiza con el uso de

contrapesos balanceados dinámicamente y al utilizar un proceso de compresión continua, también se

minimiza la pulsación de torque asociada.

Debido a que dos elementos de precisión del scroll definen completamente el proceso de compresión, no es

necesario utilizar una cubierta para ubicar el ensamblaje del scroll en forma precisa dentro del compresor.

Aprovechando las ventajas de esta capacidad intrínseca del diseño, las espirales pueden alinearse por sí

mismas libremente durante la operación del compresor. A esta capacidad se le denomina conformidad y es de

gran importancia para el manejo de refrigerante en estado líquido durante condiciones de inundación y

también de las pequeñas cantidades de impurezas que pueden estar presentes en el sistema.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Esencialmente la conformidad permite que las espirales se separen ligeramente ante los excesos de presión

asociados con la presencia de un alto volumen de líquido.

2. VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA Serie TI.

Máxima Presión de Trabajo. 652 lb/pulg2 y probadas en fábrica a una presión de 718

lb/pulg2.

Elemento de poder de acero inoxidable soldado con láser y resistente a la corrosión, con un

nuevo perfil para cumplir con una más alta expectativa de vida para aplicaciones de trabajo

rudo.

Nuevo mecanismo para ajustar el sobrecalentamiento con más precisión, con tapón

removible a mano y doble o-ring que mejora la hermeticidad hasta menos de 3 gramos de

refrigerante por año.

La nueva gama TILE, Ver Figura No. 22, con tubo de conexión e igualador externo en acero

inoxidable, puede ser soldada con soldadura de plata sin necesidad de proteger su cuerpo

con un trapo húmedo.

Preciso control del sobrecalentamiento al nivel MSS del evaporador.

Modelo TILE compatible con R-410 A.

Fig. No. 22 Válvula de Expansión

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Características:

TILE TIS (E)

Adaptador TIA-038, conexión 3/8.

Indispensable adquirirlo en juego con la válvula y el orificio.

Flujo de refrigerante de calor.

La medición del flujo de refrigerante al evaporador es la función exclusiva de una TXV. Debe medir este flujo

precisamente a la misma tasa en que el refrigerante es evaporado por la carga de calor. La TXV realiza esto

manteniendo al serpentín con suficiente refrigerante como para mantener el supercalor correcto del gas de

succión que sale del serpentín del evaporador.

Hay tres fuerzas que gobiernan la operación de la TXV. Refiérase a la Figura No 23, que indica el diagrama

de equilibrio de las fuerzas básicas de una TXV.

En el cuadro:

P1: Presión del elemento de potencia y del bulbo remoto.

P2: Presión del evaporador.

P3: Presión del equivalente del resorte de supercalor.

Fig. No 23 Acción de la Válvula de Expansión.

Para que la válvula este estabilizada, las fuerzas necesitan estar equilibradas; es decir: P1 = P2+ P3.

A medida que la temperatura de la salida del evaporador aumenta, la presión (P1) se incrementa, causando

la flexión del diagrama en una dirección descendente. Esto fuerza la aguja de la válvula a la posición abierta,

resultando en un flujo de refrigerante incrementado.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

La parte inferior del diafragma siempre censa la presión del evaporador (P2).

A medida que esta presión aumenta, fuerza el diagrama en una posición ascendente o de cierre,

disminuyendo el flujo de refrigerante.

La presión del resorte (P3) también actúa sobre la parte inferior del diafragma. Este resorte se ajusta para

suministrar supercalor estático para la válvula. El supercalor estático es la cantidad de supercalor necesaria

para iniciar el movimiento de la aguja de la válvula par.

Mofle de Descarga.

Función: minimizar las pulsaciones del flujo ocasionada por el compresor reciprocante, así como la vibración

y ruido para evitar que se rompan soldaduras en las uniones de tubería y se lleguen a dañar algunas partes;

también sirve para minimizar el nivel de ruido. Ver Figura No. 24.

Localización: en la tubería de descarga inmediata al compresor.

Aplicación principal: para los compresores reciprocantes semi-herméticos.Los compresores herméticos tienen

su mofle internamente.

Figura No. 24 Mofle de descarga

Separador de Aceite.

Función: Separar el aceite que sale del compresor hacia el sistema conjuntamente con el gas refrigerante y

devolverlo al cárter, particularmente en aquellos casos en que hay la posibilidad de un retorno deficiente de

aceite al compresor, la forma primaria y natural como debe ser resuelto el retorno de aceite al compresor, es

por el adecuado dimensionamiento y diseño de las tuberías de refrigeración, especialmente la de succión.

Aplicaciones: Para sistemas de baja temperatura, para sistemas de temperatura media en que la unidad

condensadora esté por arriba del nivel del evaporador y para aquellos sistemas con tuberías muy largas

entre la Unidad Condensadora y la Unidad Evaporadora, o de multicircuitos como es el caso de

supermercados. Para sistemas de aire acondicionado, por lo general no es necesario, salvo alguna operación.

Localización: En la tubería de descarga, inmediato a la salida del compresor.

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Filtro Deshidratador de Línea de aceite.

Función: Proporcionar filtración y secado del aceite. En el aceite es donde mayormente se acumula la

contaminación. Es un excelente auxiliar para la descontaminación y protección de los sistemas de

refrigeración.

Aplicación: Sistemas de refrigeración en paralelo (racks), aunque en realidad es un accesorio que debieran

llevar todos los sistemas de refrigeración con compresores herméticos y semiherméticos que dispongan de

una línea de retorno de aceite al compresor.

Localización: En la línea de retorno de aceite entre el separador y el compresor.

Válvula de retención (o check).

Función: Permite el flujo solo en un sentido, indicado por la flecha impresa en la válvula.

Aplicación: Depende de cada necesidad. Servirá para que cuando la Unidad Condensadora esté parada, en

un bajo ambiente exterior, el refrigerante que se condensa solo vaya hacia el tanque recibidor y no hacia el

separador ya que si fuera el caso, habrá líquido en el fondo del separador de aceite y al abrir la válvula

flotadora regresaría líquido al cárter en vez de aceite.

Localización: En cualquier parte que se pueda requerir.

Válvula de servicios angulares.

Función: Cortar o permitir el flujo para dar servicio al sistema de refrigeración.

Aplicación: Donde sean requeridas.

Localización: Mayormente en la entrada y salida del tanque recibidor. Podrían ir también directo a las

tuberías de líquido.

Filtro deshidratador de la línea de líquido Ver Figura No. 25.

Función: Retener la contaminación existente en el sistema de refrigeración. La contaminación es altamente

dañina y casi siempre concluye en daños al compresor, además de dañar o afectar el funcionamiento de otras

Fig. No. 25 Filtro deshidratador

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partes del sistema como la VTE. Los contaminantes más agresivos que se retienen son; humedad, ácidos,

suciedad, lodos, barnices, rebabas; hay otros contaminantes como ceras que causan obstrucción. La mayor

parte de los contaminantes causan acidez en el refrigerante y esta a su vez es la mayor causa de la

quemadura del compresor.

Actualmente, con el uso de refrigerantes HFC y los aceites POE que son altamente higroscópicos, se

requieren filtros deshidratadores de muy alta capacidad de humedad, ácidos y contaminación sólida.

Aplicación: Para la línea de líquido. Es importante mencionar que como los contaminantes son diferentes y

causan problemas en diferentes componentes, hay que saber reconocer que tipo de filtro deshidratador

utilizar para cada necesidad y en qué lugar corresponde instalarlo. No es adecuado utilizar un solo

deshidratador para todo.

Localización: En la línea de líquido a la salida del tanque recibidor, o del condensador cuando no hay

recibidor.

Indicador de líquido y humedad (o mirilla, o visor).Ver Figura No. 26.

Función: Es la ventana al interior del sistema para reconocer si las condiciones del refrigerante son

adecuadas para la operación del sistema; por una parte nos muestra si el refrigerante está totalmente líquido

antes de entrar a la válvula de expansión ( requerimiento indispensable) y si está libre de humedad. La

humedad crea obstrucciones en la Válvula Termostática de Expansión y produce acidez en el refrigerante. No

debe haber burbujas en el visor.

Aplicación: En todo sistema de refrigeración. Por economía no se acostumbra en sistemas pequeños

(fraccionarios).

Localización: En la línea de líquido.

Fig. No. 26 Indicador de Líquido Refrigerante.

Válvula Manual Tipo Diafragma.

Función: Cortar o permitir el flujo manualmente. Por su diseño ofrece alguna caída de presión.

Aplicación: En cualquier sistema de refrigeración.

Localización: En cualquier parte del sistema donde se requiera. Mayormente se usa en la línea de líquido

después del deshidratador y el indicador de líquido.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Válvula Solenoide. Ver Figura No. 27.

Función: Cortar o permitir el flujo eléctricamente, lo que permite el control automático remoto del flujo de

refrigerante.

Aplicación: Fundamentalmente en la línea de líquido, tanto para control de operación, como para protección

contra golpes de líquido. También en la línea de gas caliente para deshielo del evaporador, o para control de

capacidad y en la línea de succión para servicio y/o control en sistemas de refrigeración en paralelo. La forma

de de selección para las aplicaciones de gas es diferente.

Localización: En cualquier parte del sistema de refrigeración donde se requiera.

Fig. No. 27 Válvula solenoide

Nota. Al igual que es importante la adecuada selección de cualquiera de los accesorios, en el caso de las

válvulas solenoide es muy importante, ya que si la válvula es muy chica para la capacidad requerida,

ocasionará una gran caída de presión y por lo tanto pérdida de capacidad del sistema y si se selecciona muy

grande, podría no operar ya que estas requieren una mínima caída de presión de operación para poder

permanecer abiertas; muchas válvulas son devueltas por garantía porque al parecer no funcionan y resulta

que están buenas, sólo que fueron mal seleccionadas. También es importante insistir que las válvulas

solenoide deben ser seleccionadas por su capacidad en toneladas y el tipo de refrigerante antes que por el

diámetro de la conexión; de otra manera, pudiera ser que la válvula resultara muy chica e hiciera que el

sistema pierda capacidad.

Válvula de Bola. Ver Figura No. 28.

Función: También es una válvula manual de paso, pero “sin caída de presión”; algunas personas la justifican

por ser una válvula de cierre rápido pero este es un beneficio secundario. Al no tener caída de presión ,no se

afecta negativamente la eficiencia ni el costo de operación del sistema.

Aplicación: En cualquier sistema de refrigeración donde se requiera cuidar al máximo la eficiencia y el costo

de operación y el costo de operación del sistema. Muchas personas creen que por su precio esta valvula es

más cara, pero pierden de vista el gran ahorro en el costo de operación y la alta eficiencia del sistema,que es

para siempre.

Localización: En cualquier parte del sistema donde se requiera.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 28 Válvula de Bola.

Válvula Reguladora de presión de evaporación.

Función: Regula la presión de evaporación y por lo tanto la temperatura d evaporación, lo que permite lograr

la aplicación deseada de enfriamiento en un sistema de refrigeración con evaporadores múltiples que deben

funcionar a diferentes temperaturas, o para sistemas en paralelo.

Aplicación: Mayormente para los sistemas de refrigeración de refrigeración en paralelo, ejemplo:

supermercados o sistemas de refrigeración industrial.

Localización: En la salida de cada evaporador en la línea de succión.

Filtro deshidratador de succión.

Función: Protege al compresor. Retiene la contaminación existente en el sistema, antes del compresor para

protegerlo. La contaminación es altamente dañina y casi siempre concluye en daños al compresor,

especialmente la acidez y suciedad. La mayor parte de los contaminantes causan acidez en el refrigerante y

esta a su vez es la mayor causa de la quemadura del compresor.

Aplicación: Para línea de succión. Es importante mencionar que por norma todo compresor de tipo

hermético y semi-hermético debe llevar un filtro deshidratador de succión, es como su seguro de vida y por lo

tanto ahorra mucho dinero. Desafortunadamente, por razón cultural de una economía mal entendida y de una

baja preparación técnica, en la mayoría de los países de Latinoamérica, el filtro de succión no es valorado y

menos instalado, se ve muy caro, pero en el fondo habría que preguntarse qué es más caro ¿El deshidratador

de succión o el compresor?, ¿El deshidratador de succión o el tiempo de paro de un proceso industrial que

depende de la refrigeración?.

Localización: En la línea de succión antes del compresor.

Observaciones: Los deshidratadores de succión están dotados de puertos de prueba de presión a la entrada y

salida para verificar el comportamiento de la caída de presión a través de este, tanto en el momento de su

instalación, como cuando ya ha retenido los contaminantes; esto es con el fin de que el incremento de la

caída de presión no sobrepase ciertos límites, ya que de igual manera, al incrementarse la caída de presión,

caerá la capacidad del sistema, se incrementará el consumo de energía y habrá daños al compresor. Al

seleccionar un deshidratador chico, se corre el riesgo de caídas de presión peligrosas desde origen. Por otra

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

parte, se recomienda que el deshidratador de succión sea instalado en forma vertical con el flujo descendente,

o al menos inclinado.

Acumulador de Succión. Ver Figura No. 29

Función: Proteger al compresor contra regresos eventuales de refrigerante líquido.

Aplicación: Todo sistema de baja temperatura, particularmente aquellos con sistema de deshielo por gas

caliente. Todo sistema sujeto a posibles regresos de líquido al compresor, por ejemplo, cuando están sujetos

a variaciones de carga térmica.

Localización: En la línea de succión, antes del compresor.

Fig. No. 29 Acumulador de Succión.

Válvula Reguladora de Presión de Cárter (o de succión)

Función: Protege al compresor contra sobrecargas ocasionadas por alto flujo másico por arriba de la

capacidad del compresor. Regula la presión de entrada para protegerlo contra sobrecargas durante el

arranque inicial o después de un deshielo. También cuando la capacidad del motor del compresor es limitada.

Aplicación: Sistemas de Refrigeración donde la presión de succión llegue a ser eventualmente muy alta. Una

vez que se van normalizando las presiones de trabajo, la válvula va quedando abierta nuevamente.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Localización: En la línea de succión justo antes de la entrada del compresor.

Es importante recalcar sobre la adecuada selección de cada uno de los componentes y accesorios del

sistema, primero para que el sistema quede debidamente balanceado y segundo para obtener la máxima

capacidad, el menor costo de operación y la seguridad de que el equipo queda protegido contra daños.

Cuando los componentes y accesorios no se seleccionan adecuadamente, se corre el riesgo de que haya

caídas importantes que impactaran necesariamente en pérdidas de capacidad, alto costo de operación y

daños al compresor y la válvula termostática de expansión.

3. EVAPORADOR.

El evaporador absorbe calor del ambiente o material que va a ser enfriado. Su forma y disposición de

circuitos depende de la clase de instalación para la cuál ha sido diseñada. No es nada más que un serpentín

abierto conectado a una botella de refrigeración. Este serpentín se llama evaporador porque el refrigerante se

evapora en su interior. La absorción de calor por evaporación del refrigerante produce el enfriamiento.

TIPOS DE EVAPORADORES.

Hay dos tipos básicos de evaporadores, de:

TIPO SECO O EXPANSION DIRECTA

TIPO INUNDADO

Los dos tipos difieren en el método de circulación de refrigerante.

TIPO SECO O DE EXPANSION DIRECTA. Ver Figura No. 30

Es un tubo continuo en donde el refrigerante, a partir del dispositivo de control, es suministrado por un

extremo y la línea de succión conectada al otro extremo.

En este tipo de evaporadores ninguna recirculación de líquido o gas se la previsto específicamente. Tampoco

existe ninguna línea de separación entre el líquido y el gas en ninguna parte del evaporador.

Fig. No. 30 Evaporador Tipo Seco

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

TIPO INUNDADO

Se ha previsto una recirculación de líquido refrigerante añadiendo una separación o cámara de carga a través

del dispositivo de control y cae al tubo del evaporador.

El líquido entra en la cámara de carga a través del dispositivo de control y cae al tubo del evaporador situado

al fondo.

Entonces se evapora mientras pasa a través del evaporador. Al abandonar el evaporador el líquido presente

es separado del gas en la cámara de carga y recirculado. El evaporador inundado, al controlar el nivel de

líquido y el líquido no evaporado recirculante, asegura que virtualmente toda la superficie del serpentín está

en contacto con líquido refrigerante bajo cualquier condición de carga.

Bajo cada uno de estos dos tipos hay otras clasificaciones referidas a la superficie del evaporador. Estas son:

superficie primaria o tubo, tubo aletado y placa. Hay tantas configuraciones diferentes de cada una de estas

clasificaciones en cuanto a su superficie, como tipos de aplicación.

4. CONDENSADOR.

El condensador es un dispositivo para eliminar el calor de un sistema de refrigeración. La refrigeración no es

más que el movimiento de calor desde un lugar donde no se desee, a otro donde no importa cederlo.

El condensador es un componente de un sistema de refrigeración donde se transfiere a un medio que lo

absorbe y le traslada a un punto final determinado de antemano.

El condensador es la puerta a través de la cual el calor que no se desea fluye fuera del sistema de

refrigeración.

TIPO DE CONDENSADORES

Existen tres tipos de condensadores:

Enfriados por aire.

Enfriados por agua y

Condensador evaporativo.

Condensador enfriado por aire. Ver Figura No. 31.

La corriente de gas refrigerante caliente procedente del compresor entra al condensador estando el gas

sobrecalentado.

El aire pasando entre aletas y tubos fuera del condensador, elimina primeramente el sobrecalentamiento del

refrigerante y luego condensa el gas pasándolo a líquido.

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Fig. No. 31 Unidad Condensadora Enfriada por Aire

CONDENSADOR ENFRIADO POR AIRE CON CIRCULACION NATURAL.

El aire circula sobre el condensador por convección. Como el aire está en contacto con el condensador

caliente, absorbe calor y asciende. Esto permite al aire enfriador que está situado debajo del condensador,

ascender a donde puede absorber calor del condensador.

Y normalmente están construidos por tubos y aletas, pero tiene un uso limitado, porque el aire se mueve muy

lento y no es capaz de eliminar el calor del condensador rápidamente.

Condensador enfriado por Agua.

El agua corre por el interior de los tubos, el refrigerante se condensa sobre la superficie exterior de los tubos y

ocupa el espacio comprendido entre los tubos y carcasa. Para obtener mejor distribución y eficiencia, los

colectores de agua tienen unos tabiques divisorios que obligan al agua a dar varios pasos. El gas caliente

entra al condensador por su parte superior y el líquido caliente baja al fondo del mismo camino del dispositivo

de control. Existen cuatro tipos básicos de condensadoras de agua fría:

De doble tubo

Carcasa vertical abierta y tubo.

Carcasa horizontal y tubo.

CONDENSADOR EVAPORATIVO, Carcasa y serpentín

Ha sido desarrollado como un servicio de ahorro de agua. Cuando una libra de agua pasa a través de un

condensador enfriado por agua con un aumento de temperatura de 20 °F, elimina solamente 20 BTU de

calor del gas refrigerante.

Cuando esa misma libra de agua es evaporada bajo condiciones atmosféricas normales, absorbe casi 1000

BTU. Por lo tanto eso quiere decir, que una libra de agua en el condensador evaporativo puede hacer el

trabajo de 50 libras de agua en el condensador por agua.

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5. TANQUE RECIBIDOR.

El tanque recibidor es un depósito que almacena el líquido refrigerante que sale del condensador, para tenerlo

disponible para el ciclo.

6. FILTRO.

Filtro deshidratador de línea de líquido. Ver Figura No. 32. Recargable (48 pulg3), es ideal para refrigerantes

CFC, HCFC y HFC, apropiados para los aceites POE, PAG, y AB. Para uso en sistemas comerciales grandes

de aire acondicionado y refrigeración. Filtra las partículas y absorbe humedad, ya que esta es perjudicial para

cualquier sistema de refrigeración.

Fig. No. 32 Filtro Deshidratador

CARACTERISTICAS

Apropiadas para los aceites POE, PAG, y AB. Compatible con los refrigerantes CFC, HCFC y HFC. Empaque

de alta calidad compatible con todos los refrigerantes conectores rectos de cobre que permiten un flujo total

evitando la caída de presión.

Tornillos de acero tropicalizado para alta resistencia a la corrosión.

Pintura electroestática en polvo, contra la corrosión.

Se puede instalar en cualquier posición. Es recomendable dejar un espacio suficiente (30 cm) del lado de la

tapa para el reemplazo de los bloques.

APLICACIONES.

Diseñado para remover cualquier tipo de contaminante en sistemas comerciales grandes de aire

acondicionado y refrigeración.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

1.12 CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENTO DEL AIRE.

Son procesos en los que se modifica la temperatura del aire sin que se produzca evaporación o

condensación (calentamiento o enfriamiento sensible).En este caso se mantiene constante la calidad de

vapor presente en el aire.

En el diagrama CARRIER este proceso vendrá representado por una línea recta horizontal.

En el diagrama de Mollier, será una línea recta vertical.

El calentamiento va acompañado de una disminución de la humedad relativa, aumentando por tanto, la

capacidad del aire para sacar los materiales con los que entre en contacto. El enfriamiento se produce, por el

contrario un aumento de la humedad relativa, pero sin llegar a la saturación.

Un ejemplo de estos procesos es el que ocurre en un intercambiador de calor en el que una corriente de aire

se calienta o se enfría intercambiando calor con un segundo fluido, como agua caliente o vapor de agua en el

calentamiento o una salmuera (disolución salina incongelable), que es un líquido frigorífico en el enfriamiento.

Siempre habrá de tener en cuenta que, el caso del enfriamiento, la superficie en contacto con el aire debe

tener una temperatura superior a la del rocío, para evitar la condensación del agua y por lo tanto la

deshumidificación del aire.

Otro ejemplo es la disminución, claramente apreciable de la humedad relativa del aire en los locales con

calefacción provocando la desecación de la mucosa, irritaciones en la faringe, etc.

1.13 HUMIDIFICACION.

Existen diferentes métodos por medio de los cuales se puede humidificar el aire. En la mayoría de los casos,

la masa de aire se pone en contacto sea con líquidos, sólidos húmedos o con masas de aire húmedo.

La mayoría de los métodos son simples, a excepción de la humidificación adiabática la cual requiere de

condiciones adiabáticas (sin intercambio de calor con el medio ambiente).

En todo caso, se producirá también una variación en la temperatura del aire, que dependerá de si se ha

añadido o no calor durante el proceso.

Humidificación adiabática.

Desde hace pocos años, se ha redescubierto la tecnología adiabática – una combinación de pulverización y

evaporación – y hemos asistido a su rápido desarrollo gracias al aumento del costo de la energía, una

situación que ha proporcionado la continua aparición de nuevas tecnologías en el mercado.

La tecnología adiabática, por ejemplo, utiliza varias combinaciones de boquillas de pulverización que trabajan

a presiones superiores a los 140 bares en el sistema de humidificación del agua y a continuación, elementos

de evaporación de diferentes tipos y diseños. Sin embargo, la eficiencia en cuanto a humidificación y la

capacidad de evaporación de estos sistemas es algo limitada en casi todos los casos.

Además, Deben tenerse en cuenta las leyes que rigen el comportamiento de minúsculas gotas de agua y de

los aerosoles, ya que debido a su tamaño (algunas < 1 µm) flotan con mucha facilidad, son arrastradas por

el aire y se desplazan a través de este siguiendo las leyes del movimiento browniano. Si en la fabricación no

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

se toman las precauciones adecuadas, pueden pasar a través de la abertura más pequeña, incluso las de los

elementos de separación.

El Condair Dual del fabricante suizo Axair se basa en el principio de humidificación adiabática; no obstante,

utiliza una técnica combinada de pulverización y evaporación que evita los inconvenientes antes señalados.

En el desarrollo del sistema se ha prestado especial atención a todas las normas y estándares de ingeniería

conocidos, así como a mantener un estándar de higiene alto. Durante los tres años empleados en su

desarrollo se han utilizado como puntos de partida las condiciones siguientes:

Estructura modular y posibilidad de actualizar es diseño de los sistemas existentes de aire acondicionado y de

ventilación y de sustituirlo aplicando las nuevas tecnologías disponibles.

Distancias cortas de montaje.

Cumplimiento de todas las normas de higiene aplicables en la actualidad.

Menos consumo de energía y agua, menores gastos de mantenimiento y por consiguiente, menores

costos de funcionamiento.

En la última etapa del proceso de desarrollo se trabajó durante un año con la colaboración científica del

Hygiene Institut Fresenius. Se ensayaron los aspectos higiénicos, tanto en el laboratorio como en

funcionamiento continuo en instalaciones, de diversos sistemas de aire acondicionado y de ventilación. A la

vista de los excelentes resultados de los ensayos se obtuvo el “Fresenius Hygiene Certificate” para

humidificación de aire una novedad en este tipo de tecnología de humidificación válido no sólo para las

instalaciones en las que se efectuaron los ensayos, sino para el sistema Dual en general, con independencia

de su lugar de instalación.

Por esta razón, los diferentes sistemas se someten periódicamente a revisiones y análisis higiénicos con

objeto de renovar el certificado. Además, para mantener los estándares de higiene es indispensable que el

montaje lo efectúe un profesional.

Humidificación con calentamiento o enfriamiento.

Aumento de la humedad con intercambio de calor. La temperatura puede aumentar, disminuir o permanecer

constante. La humedad relativa puede aumentar, disminuir la evolución del aire en el diagrama psicométrico

no sigue ninguna línea determinada, pero el proceso puede descomponerse, por ejemplo: en un

calentamiento sensible seguido de una humidificación adiabática.

Este proceso es el que sufre el aire acondicionado en verano una vez que entra en un local donde absorbe

calor y humedad al mismo tiempo. También ocurre cuando en invierno el aire exterior frío debe ser calentado

y humidificado antes de ser introducido en un local climatizado.

1.14 DESHUMIDIFICACION.

La deshumidificación es el proceso de retirar el vapor de agua contenida en el aire, llamada también

humedad. Existen diferentes procesos para remover la humedad del aire, estos son:

Por enfriamiento, hasta alcanzar una temperatura por debajo del punto de rocío, por el incremento de la

presión total, lo cual causa la condensación y por último poner en contacto un desecante con el aire, con lo

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

cual, la humedad del aire migra hacia el desecante, impulsado por la diferencia de presiones de vapor entre el

aire y el desecante.

Deshumidificación por enfriamiento.

El aire puede deshumidificarse con sistemas de aire acondicionado convencionales de compresión de vapor.

Estos enfrían al aire a una presión constante hasta una temperatura debajo de la temperatura del punto de

rocío, ocurre que se condensa parte del vapor de agua presente en el aire.

Este tipo de deshumidificación es el más utilizado en los equipos de aire acondicionado comercial y

residencial. Para realizar este proceso el evaporador, del sistema de compresión de vapor, debe operar a una

temperatura más baja que la que es requerida para extraer la carga de calor sensible de enfriamiento del

espacio acondicionado, esto hace que el sistema tenga bajos coeficientes de operación (COP).Además

algunas veces es necesario recalentar el aire para evitar un excesivo enfriamiento sensible del espacio

acondicionado.

Deshumidificación química:

Disminución de la humedad del aire mediante el uso de adsorbentes (carbones activados, gel, sílice, etc.) o

absorbentes (cloruros, bromuros, etc.).En el proceso se libera calor y la temperatura del aire aumenta. En el

diagrama psicométrico no sigue ninguna línea.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

CAPITULO 2 INGENIERIA BASICA

2.1 INTRODUCCIÓN

En este capítulo se planteara en qué consiste el proyecto, se confirmaran las condiciones de diseño a

mantener y las condiciones en las que se encuentra el medio ambiente que rodea al espacio, también se

describen los pasos para la solución del mismo.

2.2 ANÁLISIS DEL PROYECTO.

El desarrollo de este proyecto se realiza en base a la problemática que existe para poder acondicionar el

área con una calidad adecuada del aire y cumplir con las condiciones de humedad y temperatura (confort de

las personas).

La temperatura que se registra dentro del local son de 33 °C, en verano y de 5°C en invierno, lo cual hace

necesario acondicionar el espacio interior para evitar la fatiga de los empleados en verano y las

enfermedades en invierno motivado por la baja temperatura, por estas razones es necesario desarrollar un

sistema de aire acondicionado completo, que cumpla con las condiciones de calidad del aire y con las

condiciones interiores de comodidad para las personas en estas oficinas.

2.3 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.

El diseño del sistema consistirá en proyectar un sistema de aire acondicionado para garantizar las condiciones

interiores de temperatura y humedad del área de oficinas, tanto en verano como invierno, por lo que será un

aire acondicionado completo.

Para las oficinas se debe asegurar un aire limpio, libre de polvos contaminantes del exterior, por lo que se

colocara un elemento filtrante con una eficiencia mínima del 65 %.

Las oficinas necesitan las siguientes condiciones ambientales.

1. Temperatura.

2. Humedad.

3. Velocidad del aire.

4. Calidad del aire.

1. TEMPERATURA

El parámetro principal a controlar en las instalaciones de aire acondicionado es la temperatura interior.

La1 temperatura del aire en la zona de permanencia de las personas para que éstas se sientan

confortablemente, depende de la época del año, ya sea invierno o verano. Esto se debe al distinto tipo de

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Vestimenta que usamos en cada época del año y que el metabolismo del cuerpo humano se adapta a las

condiciones climáticas externas.

Pueden considerarse los siguientes valores:

Invierno. De 18 a 22 °C

Verano De 23 a 27 °C

Estos valores son para actividad sedentaria, se varían según el grado de actividad.

2. HUMEDAD

Puede establecerse como límites de la humedad relativa, entre 30 % y 70%, considerándose como valor

óptimo tanto en verano como en invierno 50%.

Si la humedad relativa disminuye de 30 %, se producen resecamiento de las mucosas respiratorias y en

invierno la baja humedad hace que nos carguemos de electricidad estática, particularmente en ambientes

alfombrados, lo que produce una sensación de pesadez y se afecta la función de enfriamiento evaporativo por

la piel.

3. VELOCIDAD DEL AIRE

El aire sin la adecuada velocidad es desagradable, siempre es conveniente un movimiento de aire de

difusión. El movimiento del aire sobre el cuerpo humano incrementa la disipación de calor por eso es

tolerable cuando la temperatura del local es muy alta pero no a bajas temperaturas. La velocidad ideal estará

entre 0.1 a 0.2 m/seg Velocidades mayores generan incomodidad.

4. CALIDAD DEL AIRE.

Se ve afectado en particular por:

Partículas en suspensión.

Contaminantes gaseosos.

Otros.

La calidad es otro factor importante que influye en la comodidad, debemos evitar los olores, la filtración del

aire y las partículas sólidas en suspensión o polvo.

La disminución de oxigeno y el aumento de anhídrido carbónico, son causas importantes de la calidad del

aire. Esto es generado por la respiración de las personas y se evita incorporando aire exterior limpio y puro.

Las partículas de polvo afectan a la salud de las personas y también al mismo equipo de aire acondicionado,

de ahí la necesidad de colocar filtros de aire y mantenerlos limpios.

Para el área de oficinas se debe asegurar un aire limpio, libre de polvos contaminantes del exterior, por lo

que se colocara un elemento filtrante con un eficiencia mínima del 65 %.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Para garantizar estas condiciones en área a acondicionar habrá de realizarse el cálculo de la capacidad

requerida del equipo y darle la solución requerida.

El aire acondicionado será suministrado por medio de un ramal de ductos, fabricado con lámina galvanizada

del calibre adecuado de acuerdo al tamaño de los ductos, forrados con fibra de vidrio de 2” de espesor

cuando se localizan en el exterior y foil de aluminio, sellando en todos los traslapes con fester, para hacer la

conexión entre el ducto y el difusor se utilizará ducto flexible donde el tamaño del ducto será de acuerdo al

volumen de aire. Proponemos se instalen difusores piramidales de 24”x24” con el cuello de acuerdo al

volumen de aire.

El retorno de aire para las oficinas se efectuará con rejillas de retorno de 24”x24”, con el cuello de acuerdo al

volumen de aire y se colocarán en el plafón, haciendo que funcione como una cámara plena, se instalará un

ducto de sección rectangular del equipo a nivel del plafón.

2.4 METODOLOGIA DEL CÁLCULO.

Para todo proyecto de aire acondicionado se debe realizar un balance térmico para VERANO y otro para

INVIERNO, considerando los elementos que ocurran en forma simultáneamente analizando el servicio que se

va a suministrar.

Los conceptos que intervienen en el Balance Térmico son los siguientes.

1. Transmisión de calor a través de muros, puertas, ventanas, techos, pisos, etc.

2. Ganancia de calor por ocupantes.

3. Ganancia de calor por alumbrado y equipos.

4. Ganancia de calor por efecto solar ( VERANO + INVIERNO = 0 no se calcula )

Una vez terminado el Balance Térmico, se procederá a realizar el trazo de la línea de acondicionamiento y el

estudio Psicométrico del aire, esto nos lleva a determinar las condiciones de cada uno de los puntos en los

que pasa el aire para ser acondicionado y con estas magnitudes se procederá a realizar el cálculo de la

capacidad del equipo.

Cabe señalar que cada uno de los conceptos anteriores debe de calcularse para VERANO e INVIERNO, ya

que la solución de este proyecto será de un sistema de aire acondicionado total que opera 12 hrs al día los

365 días del año.

2.4.1 TRANSMISIÓN DE CALOR POR PAREDES, PUERTAS, VENTANAS, TECHOS Y PISO.

Este concepto se calcula con la siguiente expresión general, que permite el cálculo de calor que se transmite

a través de una pared de dos o más materiales y que separan a dos fluidos que se encuentran a diferente

temperatura.

QTr =AUΔT (BTU/Hr) (2.1)

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

La expresión anterior permite el cálculo de la cantidad de calor transmitida a través de una pared que

separa dos fluidos de diferentes temperaturas. VER FIGURA No. 33.

Donde:

QTr Calor total transmitido por paredes (BTU/Hr)

A Área de transmisión en (ft²)

U Coeficientes de conductividad térmica total, equivalente o global (BTU/ ft² °F Hr)

T Diferencia de temperatura entre el lado exterior y el lado interior del espacio acondicionado (°F)

El coeficiente de conductividad térmica total, equivalente o global, se utiliza cuando los cuerpos son hechos de

diferentes materiales, por lo tanto se calculará con la siguiente ecuación.

Fig. No. 33 Transmisión en Paredes

1

U=---------------------------------------------------------- (2.2)

1/f1+e1/k1+e2/k2+e3/k3+1/f2

Donde:

U -coeficiente de conductividad térmica total, equivalente o global ( BTU/ft² °F hr )

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

f¹ –conductividad en la capa superficial del aire (BTU/ft² °F hr)

e¹ –espesor de la pared de cada material (pulg)

k –coeficiente específico de conductividad térmica de cada material (BTU/ft² °F hr)

En algunas ocasiones se utiliza el valor de la resistividad ©,por que el espesor no varía por lo cual podemos

decir que el inverso del coeficiente de resistividad térmica equivale al coeficiente de conductividad térmica.

De lo anterior se deduce la siguiente expresión tomada del Manual Carrier

R= f¹+r²+r³+…..r n (2.3)

U=1/R (2.4)

Donde:

U -coeficiente de conductividad térmica total, equivalente o global (BTU/ft² °F hr)

R –Resistividad Térmica (°F BTU/ft² hr)

La conductividad térmica de la capa superficial del aire se designa normalmente con la letra minúscula “f¹”

para superficies interiores y “f²” para superficies exteriores.

Resulta bastante aproximado para la mayoría de los cálculos tomar el valor de “f²”=1.65

Que es para paredes interiores casi sin movimiento de aire y “f1”=6 para paredes exteriores expuestas a

vientos con una velocidad de hasta 24 km/hr= 15 millas por hora

O en su defecto calcular dicha conductancia térmica (f), con las siguientes expresiones.

f=1.6+0.3 v (para paredes muy lisas) (2.5)

f=2.0+0.4v (para paredes medianamente rugosas) (2.6)

f=2.1+0.5v (para paredes rugosas) (2.7)

Donde:

v=Velocidad del viento en (millas/hr)

Y la cantidad total de la transmisión de calor es la suma de la transmisión de calor por paredes, puertas,

ventanas, techos y piso.

Qtr = Q=QM+QPU+QV+QTE+QPI…. (BTU/HR) (2.8)

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

2.4.2 CARGA TERMICA POR OCUPANTES

El cuerpo humano se comporta como una máquina térmica que tiene por si mismo a mantener en su interior

una temperatura constante de aproximadamente 37°C, utilizando un mecanismo d autorregulación sensitivo y

complicado, por lo tanto una fuente de calor, el cual se desprende hacia nuestro alrededor constantemente.

El cuerpo humano también desprende humedad en el proceso de respiración, es por eso que en un local

acondicionado el cuerpo humano constituye una carga tanto de calor sensible como de calor latente, esta

carga aumenta cuando la persona se encuentra realizando una actividad física.

De la tabla de carga térmica por tipo de trabajo de las personas (ver anexo 3), nos muestra las cantidades de

calor liberado por ocupantes.

Esta carga térmica se calcula con las siguientes ecuaciones

Qsocup=No. De personas (HS) ; (BTU/HR) (2.9)

Qlocup=No. De personas (HL) ; (BTU/HR) (2.10)

Donde:

Qsocup Calor sensible por ocupantes (BTU/HR)

Qlocup Calor latente por ocupantes (BTU/HR)

HS Calor sensible producido por persona (BTU/HR)

HL Calor latente producido por persona (BTU/HR)

Qtocup=Calor Total por personas = Qs + Ql ; (BTU/HR) (2.11)

2.4.3 CARGA TERMICA POR INFILTRACION

En todos los locales existen un paso continuo de aire ambiente exterior hacia el interior a través de los orificios

de puertas y ventanas, el cual tiende a modificar la temperatura de dicho espacio o local.

Como es difícil calcular el área de paso del aire y más difícil medir su velocidad, se ha determinado en forma

experimental la cantidad de aire que entra a diferentes tipos de espacios para poder calcular la cantidad de

calor por este concepto.

La forma usual es para expresar el volumen de aire que ha entrado a los locales es por medio de números de

cambios de volumen del aire del espacio (en función del tiempo).

67



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Tabla No. 3 Cambios de Aire por Hora

CARACTERISTICAS DEL ESPACIO No. DE CAMBIOS DE VOLUMEN DE AIRE POR

HORA (C.A)

Espacio con puertas y/o ventanas interiores 0.5-0.75

Espacio con puertas y/o ventanas en un muro 0.75-1.0

Espacio con puertas y/o ventanas en dos muros 1.0-1.5

Espacio con puertas y/o ventanas en tres muros 1.5-2.0

Espacio con puertas y/o ventanas en cuatro muros 2.0-3.0

De acuerdo con el lugar de la instalación, con las dimensiones del local por medio de la siguiente expresión

matemática y con la temperatura (temperatura de diseño) a mantener se calcula la masa de aire por medio de

la siguiente expresión matemática

PV= mrt (2.12)

Conocida la masa del aire, la cantidad de calor se calcula por la expresión general:

Qinf = mCe (Text-Treq) (CA) ; (BTU/HR) (2.13)

Como el concepto de infiltración además de presentar una transmisión de calor origina la entrada de aire sucio

exterior el cual puede dañar los productos en proceso o dañar y provocar molestias a los ocupantes, en los

sistemas de acondicionamiento con aire se puede anular la infiltración a base de crear una presión interior

positiva el equipo de aire acondicionado suministra el aire para evitar la entrada de aire sucio o polvo,

usualmente se toma en cuenta la recomendación de NFPA.

2.4.4 CARGA TERMICA POR ALUMBRADO Y EQUIPO.

Los sistemas de iluminación (incandescentes, fluorescentes, etc.) básicamente transforman la energía

eléctrica que reciben en calor, el cual se transmite a su alrededor ya sea por radiación, convección o

conducción.

Este calor se calcula con las siguientes ecuaciones dependiendo del tipo de alumbrado con el que se cuente.

Para focos incandescentes:

QF= (3.415) (No. De focos) (W) ; (BTU/HR) (2.14)

68



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Para lámparas fluorescentes:

QF= (3.415) (No. De focos) (W) ; (BTU/HR) (2.15)

Todas las máquinas que son accionadas por motores eléctricos emplean parte de la energía consumida en

vencer rozamiento que a su vez se transforma en calor y alguna parte en hacer determinado trabajo que

también se transforma en calor, por lo tanto, con excepción de las bombas hidráulicas todas las máquinas

eléctricas transforman dicha energía eléctrica total que toman de la línea de alimentación en calor, en las

fórmulas siguientes se tienen tres casos que se presentan al efectuar un estudio y son:

Cuando la máquina y el motor se encuentran en el interior del espacio por acondicionar.

QE = HP/n (746) x 3.4 ; (BTU/HR) (2.16)

Mediante esta expresión se calcula la totalidad de la energía eléctrica que se transforma en calor

QE = HP/n (2547.59) ; (BTU/HR) (2.17)

Cuando la máquina se encuentra en el interior y el motor afuera, se transforma en calor únicamente

la energía correspondiente a la potencia nominal del motor.

QE = HPn (2547.59) ; (BTU/HR) (2.18)

Si el motor se encuentra dentro del espacio por acondicionar y la máquina afuera la ganancia de

calor corresponde únicamente a las pérdidas del propio motor, empleándose la siguiente ecuación

QE = (HP/n-HP) (2547.59) ; (BTU/HR) (2.19)

Los equipos electrónicos y eléctricos se calculan con la siguiente ecuación:

QEE= (3.415) (WT) ; (BTU/HR) (2.20)

2.4.5 CALCULO DE LA CARGA TERMICA GENERADA POR EFECTO SOLAR.

Los rayos solares al incidir sobre los muros, techos, etc. De un espacio por acondicionar originan un

calentamiento de ellos que a su vez significa un paso de calor hacia el interior del espacio.

Para el cálculo de la ganancia de calor por este concepto se requiere fundamentalmente conoce la intensidad

de la radiación solar, la cual varía de acuerdo con la situación geográfica y la altura sobre el nivel del mar,

dependiendo además del ángulo de incidencia sobre las superficies, del color y la rugosidad.

Cuando se desconocen uno o varios de estos factores, este concepto se puede se puede calcular suponiendo

que el medio ambiente exterior tiene una temperatura superior a la real y se calcula con la misma ecuación

general que se utiliza para la transmisión de calor a través de paredes.

La intensidad solar es máxima entre 2 y 5 de la tarde y debe calcularse este concepto únicamente para las

superficies afectadas.

69



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Tabla No. 4 Aumentos de la temperatura sobre las condiciones exteriores recomendables para el

cálculo del efecto solar.

TIPO DE SUPERFICIE ΔT (°F)

Para muros claros al oriente 15

Para muros claros al poniente 30

Para muros claros al sur 20

Para ventanas al oriente 25

Para ventanas al poniente 40

Para ventanas al sur 50

Para techos horizontales claros 45

Para domos horizontales 60

Los valores anteriores corresponden a los climas templados, para lugares extremosos aumentar del 20% al

30% de los valores tabulados y para colores claros del 15% al 25%.

2.4.6 ESTUDIO PSICROMETRICO

Tabla No. 5 El aire y su composición en estado químicamente puro

Componentes Normales Elementos Concentración aproximada

1.Nitrógeno (N) 78.03% en volumen

2. Oxigeno (O) 20.99% en volumen

3.Dióxido de Carbono (CO2) 0.03% en volumen

4.Argón (Ar) 0.94% en volumen

5.Hidrógeno (H) 0.94% en volumen

Gases Raros Elementos Concentración aproximada

1.Neón (Ne) 0.00123 partes / PMA

2. Helio (He) 0.00040 partes / PMA

3.Kriptón (Kr) 0.00005 partes / PMA

4.Xenón (Xe) 0.000006 partes / PMA

70



UNIDAD AZCAPOTZALCO

El aire es una mezcla de gases cuya composición en estado químicamente puro es la siguiente: El aire en su

estado puro nunca se encuentra en el medio ambiente ya que en el siempre se encuentran elementos

extraños (impurezas), las cuales son de dos tipos

INDESEABLES: Como el polvo, humos, olores, etc. Los cuales provocan molestia o bien pueden ser

nocivas al cuerpo humano.

DESEABLES O NECESARIAS: Como es el vapor de agua, ya que sin él no es posible la vida

humana en condiciones normales.

El aire es sumamente higroscópico dependiendo su capacidad para absorber vapor de agua en función

directa de su contenido de calor.

Se entiende por aire seco, aquel que no contiene en lo absoluto vapor de agua en suspensión.

Se entiende por aire saturado, aquel que contiene el peso máximo de vapor de agua en suspensión.

Se entiende por aire húmedo, aquel que se encuentra comprendido entre los dos estados límites

anteriores. En el aire saturado el vapor de agua se encuentra en el estado saturado seco y en el aire

húmedo el vapor de agua está sobrecalentado.

La solución adecuada para los problemas de acondicionamiento de aire requiere de un cabal

conocimiento de las propiedades psicométricas de la mezcla de aire y su conocimiento.

La carta psicométrica es la representación gráfica de las propiedades de la mezcla de aire con vapor

saturado, con ella se puede analizar gráficamente las propiedades psicométricas y se facilita la solución

de diferentes problemas.

2.4.7. CÁLCULO Y TRAZO DE LA LINEA DE ACONDICIONAMIENTO.

Se llama línea de acondicionamiento a la recta que se traza sobre la carta psicométrica, une al punto que

señala el estado del aire que se desea mantener en el interior de un espacio con el punto que señala a

las condiciones que debe tener el aire a la entrada de dicho espacio para mantener las condiciones

deseadas.

Esta línea o recta tiene la propiedad de que cualquier estado del aire que se encuentre sobre ella, pueda

satisfacer el problema y la longitud de esta es inversamente proporcional al volúmen del aire manejado.

Su trazo lleva consigo el análisis de la trayectoria del aire, esto con la finalidad de seleccionar

adecuadamente la capacidad del equipo, el cual debe satisfacer las condiciones en el local que se desea

acondicionar.

Para la representación de la línea de acondicionamiento en la carta psicométrica, se procede en la forma

siguiente:

1. Se efectúa el balance térmico del espacio, determinando la cantidad de calor sensible que

se debe proporcionar o eliminar según sea el caso del espacio considerado.Qst

71



UNIDAD AZCAPOTZALCO

2. Conocido el calor sensible por manejar, se calcula el volumen de aire necesario por circular

usando la siguiente expresión.

V= Qst / 0.018x60x TBS ; (CFM) (ft ³/ min) (2.21)

m=Vx60/v ; (lb/hr) (2.22)

En donde:

V = cantidad de aire que se debe circular en el espacio a acondicionar (CFM) o (ft ³/ min)

m = cantidad de masa de aire que se debe circular en el espacio a acondicionar (lb/hr)

Qst = cantidad de calor sensible por suministrar o por eliminar del espacio a acondicionar en (BTU/Hr)

0.018 = calor necesario para elevar un pie³ de aire a nivel del mar en 1°F

v = 13.54 ( ft ³/ lb)

Para alturas diferentes al nivel del mar, este valor se calcula dividiendo el calor específico del aire entre el

volumen específico del aire a la altura sobre el nivel del mar a la cual se esté trabajando

Cp/v = 0.24/ v (2.23)

V= 13.54 ( ft ³/ lb)

Cp=0.24 ( BTU/lb °F)

En condiciones estándar: Cp/ v = 0.018 (BTU/lb ft ³)

TBS= variación de temperatura de bulbo seco entre el espacio por acondicionar (interior)

Y la del aire que se va a suministrar al espacio por acondicionar (entrada) TBS2-TBS1 (°F)

NOTA SE RECOMIENDA:

TBS= TBS2-TBS1 (°F) PARA VERANO

TBS= TBS2-TBS1 (°F) PARA INVIERNO

Los valores recomendables, tomando en consideración la comodidad de los ocupantes son los siguientes,

para las variaciones de temperatura (NO ES UNA NORMA).

TBS = 15 a 25 ; (°F) PARA VERANO

TBS = 40 a 60 ; (°F) PARA INVIERNO

TBS1= TBS2- Qst/mCp

72



UNIDAD AZCAPOTZALCO

TBS1=TBS2 –Qst/1.08 v

Los valores mínimos de (15 y 40 °F) corresponden a instalaciones de máxima calidad, los medios (20 y 50 °F)

a instalaciones de tipo comercial y los máximos para instalaciones de tipo industrial.

3. Conocido el flujo volumétrico de aire por circular se determina la variación de calor sensible

que sufre el aire a su paso por el espacio por acondicionar en (BTU/lb).

± hs= hs2-hs1 = Qst /m ; (BTU/lb)

Si

m= (V/v) x (60) ; (lb/hr)

4. Conocida la temperatura de bulbo seco que se desea mantener en el espacio a

acondicionar se debe determinar el calor sensible correspondiente.

Qs²= Cptbs² ; (BTU/lb)

5. Con el dato anterior se le resta o aumenta la variación de calor sensible sufrida por el aire y

se obtendrá el calor sensible del aire a la entrada del local.

hs¹=hs² ± hs ; (BTU/lb)

6. Conocido el calor sensible del aire de inyección se calcula la temperatura de bulbo seco del

aire también de inyección.

Hs¹=Cp Tbs¹ ; (BTU/lb)

Tbs¹ = hs¹ / Cp ; (°F)

Nota: Para el calor latente, el calor o la humedad absoluta se produce en forma similar al calor

sensible.

2.4.8 USO DEL FACTOR DE CALOR SENSIBLE PARA TRAZAR UNA LINEA DE

ACONDICIONAMIENTO.

La carga térmica total de refrigeración está representada por la suma de calores sensible y latente.

Existe un término llamado Factor de Calor Sensible (F.C.S.), que relaciona la ganancia de calor sensible y

la del calor latente.

F.C.S.= Qs / Qs +Ql = Qs / Qt

Analizando está expresión matemática y si suponemos que las ganancias de calor latente es cero el

F.C.S. valdrá uno y de otra manera si se diera el caso de que la única ganancia fuera la humedad y el Q

73



UNIDAD AZCAPOTZALCO

fuera nulo, el F.C.S. sería igual a cero, por lo tanto, cuando existen las dos cargas, que es el caso

normal en verano, el F.C.S. varía entre cero y uno.

En la práctica para acondicionar locales pequeños como residencias, pequeños comercios, etc., se

considera que la ganancia de calor latente es la tercera parte del F.C.S., o sea que el F.C.S.= 0.75

Sin embargo hay ocasiones en que el F.C.S., varía desde 0.60 a 0.95, dependiendo de las condiciones

de humedad.

El F.C.S. varía a cada instante dependiendo de la cantidad de personas, humedad del medio ambiente,

etc.

Cuando se trata de instalaciones industriales o bien de instalaciones de mayor importancia y capacidad,

como seria grandes comercios, hoteles, etc., la ganancia de calor latente debe de calcularse

separadamente y así poder obtener el verdadero F.C.S.

Los valores obtenidos con este factor son de gran importancia para la adecuada selección del equipo

acondicionador y para determinar con bastante precisión las características psicométricas del aire

suministrado o inyección.

Por lo tanto, para encontrar el F.C.S. en un proceso en que el aire de inyección de características No. 1

se calienta y humedece hasta una condición No.2, con la ayuda de la carta psicométrica Ver Figura No.

34, se obtiene esta línea de acondicionamiento de la siguiente manera:

1. Trazar una línea paralela 1-2 que pase por el punto de referencia de F.C.S. ,0 (cero) de la carta

(80 °F Y 50 % HR), prolongar la línea hasta la escala de F.C.S. en donde se lee el valor

directamente.

2. Cuando se requiera conocer sus características del aire de inyección 1 conociendo el F.C.S. se

traza la línea que el punto de referencia 0 (cero) con la escala del F.C.S. se lleva a una paralela

de esta línea al punto que representa la condición del aire interior 2, y las características del

aire de inyección estarán sobre esta paralela, conociendo ya sea la TBS, la ha u otra propiedad

se encuentran exactamente el punto, o sea las condiciones psicométricas del aire de inyección.

74



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No.34 Sistema con Recirculación de Aire

2.4.9 SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO CON RECIRCULACION DE AIRE.

Cuando los locales por acondicionar son de condiciones limpias, puede aprovecharse parte del aire interior

que ya ha trabajado, para volver a circular por el local, mezclándose con el aire exterior Ver Figura No.34

Este aire exterior representa el volumen necesario para la respiración de los ocupantes y el aire recirculado es

el complemento al total que se debe circular en el sistema.

No siempre es posible efectuar esta recirculación debido a las características de los locales, por ejemplo; no

es permitido en salas de operación, fábricas de pintura o en aquellas donde el desprendimiento de gases,

vapores, polvos, etc., porque contaminan el ambiente.

Por lo contrario en oficinas, cines, teatros, iglesias, etc. Es muy conveniente ya que con ella se reduce

considerablemente la capacidad de los equipos, lo que significa un ahorro en el costo inicial así como en la

operación y el mantenimiento.

2.4.10 CÁLCULO Y DETERMINACION DEL PUNTO DE MEZCLA EN LA CARTA PSICROMETRICA.

Si dos masas m1 y m2 con estados diferentes A1 y A2 se mezclan, se obtiene para la mezcla un tercer estado

M, cuya magnitud puede determinarse a partir del diagrama psicométrico. Para encontrar el estado resultante

de la mezcla de dos aires, puede procederse de las siguientes maneras:

POR MEDIO ANALITICO

Para lo cual se procede calculando la TBS y la ha de la mezcla en función de la TBS la ha y peso o

masas de los componentes de los dos aires por mezclar.

75



UNIDAD AZCAPOTZALCO

De lo anterior tenemos que:

(TBSm¹ x m¹)+ (TBSm² x m²) (ha¹ x m¹)+ (ha² x m²)

TBSM =------------------------------------------ ; ha= -------------------------------------------------- (2.24)

m¹+ m² m¹+ m²

A partir de estas dos ecuaciones se puede calcular el punto de mezcla por el medio analítico.

POR METODO GRAFICO

También se puede encontrar la resultante por medio gráfico, el cual consiste en trazar sobre la carta

psicométrica los puntos que señalan a los componentes, se unen con una recta, se divide esta en un

numero proporcional de partes a las sumas de las masas de los componentes, partir uno de los

puntos se toma sobre la recta el número de partes que corresponden al elemento contrario y este

punto indicará el estado resultante de la mezcla.

POR METODO COMBINADO ( ANALITICO-GRAFICO)

Por este método se puede encontrar rápida y fácilmente la resultante de mezclar dos aires,

combinando los dos procedimientos anteriores o sea, primeramente trazar los dos puntos y unirlos

mediante una recta y posteriormente calcular la magnitud psicométrica por medio de un modelo

matemático y con este valor ubicado con la intersección de la recta, este punto nos indicara la

resultante de dicha mezcla.

2.4.11 CÁLCULO DE LOS EQUIPOS DE ACONDICIONAMIENTO.

Una vez conociendo las propiedades psicométricas del aire en cada uno de los puntos que conforman el

proceso de acondicionamiento del aire, se procederá a calcular la capacidad del serpentín de calefacción,

enfriamiento, equipo humidificador o deshumidificador según sea requerido.

A continuación se conjuntan las ecuaciones para el cálculo de cada dispositivo.

Cálculo de la capacidad del serpentín de enfriamiento

Qs = mt *Cp *ΔT (2.25)

Condición Tbs1 < Tbs4 (2.26)

Qs = Mt * Cp * (TBS1 – TBS4) (2.27)

Cálculo de la capacidad del serpentín de calentamiento

Qs = mt *Cp *Δ T (2.28)

Condición Tbs1 > Tbs4 (2.29)

76



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Qs = mt * Cp * (TBS1 – TBS4) (2.30)

Cálculo del equipo Humidificador

HaT = MT* Ha (2.31)

Condición ha1 > ham4

Ha ΔT = m ΔT*(ha1-ham4)

Cálculo del equipo Deshumidificador

HaΔT = m ΔT* Ha (2.32)

Condición ham4 > ha1

HaΔT = mt * (ha1-ham4)

77



UNIDAD AZCAPOTZALCO

CAPITULO 3 CÁLCULO Y SELECCIÓN DE LOS EQUIPOS QUE

INTEGRARAN EL SISTEMA DE

AIRE ACONDICIONADO

3.1 INTRODUCCION.

En este capítulo se elaborará el procedimiento de cálculo de los equipos.

Este procedimiento comprende el cálculo del Balance Térmico. Que es el análisis de todos aquellos

conceptos que concurriendo en forma simultánea representan ganancia o pérdida de calor, este balance

térmico debe efectuarse tanto para verano como para invierno a las horas más desfavorables por lo que

respecta a las condiciones del medio exterior.

Las horas más desfavorables durante el verano es de 2.00 a 5.00 PM y durante el invierno ocurre

entre las 2.00 y 5.00 AM.

Trazo de la línea de acondicionamiento, cálculo de las propiedades psicométricas del sistema, cálculo de

los equipos.

Para realizar el cálculo confiable de la carga térmica se debe desarrollar un análisis de las condiciones

del lugar donde se instalará el espacio o área a acondicionar, además de un estudio de los planos

arquitectónicos así como la orientación geográfica y las condiciones climatológicas promedio para el

cálculo.

Otros factores que afectan el cálculo de la carga térmica son la cantidad de personas, su actividad que

realizan en el lugar, fuentes de calor internas como son lámparas, aparatos eléctricos, electrónico y

maquinaria, etc.

El trazo de la línea de acondicionamiento se realiza en base a las ganancias o pérdidas del calor latente y

calor sensible que se calculan en el balance térmico.

Teniendo las propiedades psicométricas en cada punto se lleva a cabo el trazo del ciclo psicométrico que

sufre el aire para ser acondicionado.

Por último una vez teniendo las propiedades psicométricas se procede a realizar el cálculo de las

magnitudes de los equipos.

3.2 CARACTERISTICAS GEOGRAFICAS.

Los parámetros climatológicos establecidos de las diferentes variables para la realización del proyecto de

aire acondicionado.

78



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Para diseñar el aire acondicionado del local se debe partir de Las Condiciones Climatológicas Exteriores,

estas Básicamente son:

CONDICIONES DE DISEÑO EXTERIOR.

CONDICIONES DE DISEÑO INTERIOR.

Las temperaturas de diseño exterior están dadas por las temperaturas mínimas promedio exterior del

lugar en donde se ubicara el local acondicionado, así como las temperaturas máximas promedio.

Las condiciones de diseño exterior que debemos considerar para el proyecto son datos que fueron

tomados de las tablas de las Condiciones Climatológicas de AMERIC.

Tabla No. 3.1 Condiciones Climatológicas de diseño para Matamoros Tamaulipas.

79



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 35 Zonas Climatológicas de la República Mexicana.

3.2.1 CONSIDERACIONES INTERIORES DE DISEÑO.

Las condiciones de diseño interior se establecen precisamente o la Carta de Comodidad, además

existen tablas que señalan las temperaturas de bulbo seco y húmedo así como la humedad relativa

recomendadas dependiendo de las condiciones de aplicación interior, así como la temperatura

exterior.

80



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 36 Gráfica de confort ( ASHRAE ).

81



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 37 Rangos Aceptables de Temperatura y Humedad.

Tabla No. 3.2 Condiciones Generales de Diseño.

82



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.3 BASES DE DISEÑO. UBICACIÓN. (DE ACUERDO A AMICA)

3.3.1 Ciudad y Estado: Matamoros Tamaulipas.

3.3.2 Latitud: 25° 52’

3.3.3 Longitud: 97° 30’

3.3.4 Altura sobre el nivel del mar 10 Mts (32.8 Pies).

3.3.5 Presión barométrica 759 MM HG.

3.3.6 Rango Diario 5.55 ° C ( 10 ° F).

3.4 CONDICIONES EXTERIORES DE DISEÑO.

3.4.1 VERANO

3.4.2 Bulbo Seco 36 °C, (96.8 °F)

3.4.3 Bulbo Húmedo 26 °C (78.8 °F)

3.4.4 Humedad Relativa 46 %

3.4.5 INVIERNO.

3.4.6 Bulbo Seco 0 °C, (32 °F)

3.4.7 Humedad Relativa 90 %

3.5 CONDICIONES INTERIORES DE DISEÑO. CUARTO ELECTRICO .OFICINAS 1, OFICINAS 2, TALLER DE MANTENIMIENTO ELECTRICO, TALLER DE MANTENIMIENTO DE INSTRUMENTOS Y DOS BODEGAS.

3.5.1 VERANO.

3.5.1.1 Bulbo Seco 23 °C, (73.4 °F) 23 °C, (73.4 °F)

3.5.1.2 Humedad Relativa 50 % 50 %

3.5.2 INVIERNO.

3.5.2.1 Bulbo Seco 20 °C, (68 °F) 20 °C (68 °F)

3.5.2.2 Humedad Relativa % %

83



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.6 REQUERIMIENTOS DE VENTILACION. DE ACUERDO ASHRAE VENTILATION FOR ACCEPTABLE

INDOOR AIR QUALITY. APLICADOS A AIRE ACONDICIONADO.

3.6.1 Ventilación por área PCM 0.12 / PIE²

3.6.2 Ventilación por persona PCM 10 / PERSONA

3.7 REQUERIMIENTOS DE FILTRACION.

3.7.1 Eficiencia de filtración 30%

3.7.2 Método de prueba ASHRAE 52.1

3.7.3 Sistema de filtración Requerido

3.8. PERSONAS.

3.8.1 NÚMERO DE PERSONAS

PLANTA BAJA

LOCAL PLANTA ALTADESCRIPCION DESCRIPCION

CANT DE

PÉRSONAS

LOCAL DESCRIPCION CANT DE

PÉRSONAS

1 CUARTO ELECTRICO 1 2

MANTENIENTO

ELECTRICO.

6

3 OFICINA 1 2 4 OFICINA 2 2

5 CUARTO DE CALIBRACION DE INSTRUMENTOS

2 6 BODEGA,DE

HERRAMIENTA

S ELECTRICO.

1

7 BODEGA DE HERRAMIENTAS INSTRUMENTOS

1

3.8.2 ACTIVIDAD Moderada.

3.8.3 CANTIDAD QUE ESTEN FUMANDO Ninguna.

3.9 DISIPACION TERMICA DE ILUMINACION

3.9.1 TIPO DE ILUMINACION Fluorescente.

84



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.9.2 FACTOR DE DISIPACION POR BALASTRA ADP

PLANTA BAJA


WATTS LOCAL DESCRIPCION WATTS

1 CUARTO ELECTRICO 13 2 MANTENIENT

O

ELECTRICO.

38

3 OFICINA 1 6 4 OFICINA 2 6


26 6 BODEGA DE

HERRAMIENT

AS

ELECTRICO.

.

6


6

3.10 DISIPACION TERMICA DE EQUIPOS

Aquellos equipos con dispositivos eléctricos, de vapor, de combustión, motores, equipo electrónico y

aparatos especiales con disipación térmica.

PLANTA BAJA



1 CUARTO ELECTRICO 5,017.9 2

MANTENIENT

O

ELECTRICO.

0

3 OFICINA 1 1 COMPU=55 W

1 MONITOR = 80 W

1 IMPR= 130 W

4 OFICINA 2 1 COMPU=55 W

1 MONITOR = 80 W

1 IMPR= 130 W

85



UNIDAD AZCAPOTZALCO




0 6 BODEGA DE

HERRAMIENT

AS

ELECTRICO.

.

0


0

3.11 FACTOR DE DIVERSIFICACION PARA EQUIPOS DE PARRAFO ANTERIOR.

A plena carga en todas las áreas,

3.12 ANCLAJE PARA EQUIPO Y DUCTOS

Equipo en base de concreto, ductos externos en soportes estructurales, ductos interiores en soportes

colgantes .

3.13 SERVICIO DE ENERGIA ELECTRICA.

3.13.1 LOCALIZACION En Azotea

3.13.2 VOLTAJE 460/ 3 F / 60 HZ Y 110 V /1 FASE /60 HZ

3.12.3 POTENCIA DISPONIBLE ADP HP

3.13 FACILIDADES PARA EL SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA

3.13.1 ELECTRICO

3.13.2 VOLTAJE 120 VAC VDC

3.13.3 FASES 1

3.13.4 FRECUENCIA 60 HZ

3.13.5 POTENCIA W AC W DC

3.14 DRENAJES.

3.14.1 Localización en azotea anexo al drenaje de la unidad de aire acondicionado.

3.14.2 Material PVC Hidráulico

3.15 DISEÑO DE LA PRESURIZACION

3.15.1 Presurización recomendada de acuerdo a NFPA en los accesos será de 0.125 “wg

86



UNIDAD AZCAPOTZALCO

El sistema de HVAC deberá ser diseñado para enfriar y calentar el ambiente así como mantener una

presión diferencial entre los espacios acondicionados y los accesos de la planta baja de 0.125 “wg.

Con una ranura entre el marco y la hoja de la puerta 3 mm. manteniendo la puerta cerrada.

la presurización evitara que se infiltre aire del exterior que influya en las condiciones interiores así como

la entrada de polvo y gases .

3.16 CAMBIOS DE AIRE

Los requerimientos de cambios de aire serán de acuerdo con las normas nacionales

NO. CUARTO NOMBRE DEL

CUARTO

TIPO DE

SISTEMA

CAMBIOS

/ HORA

(MÍNIMO)

A BAÑO VENTILACIÓN 20

3.17 DISEÑO DE LA FILTRACION

El retorno de Aire la toma de aire exterior serán filtradas a través de un filtro metálico lavable con el 30%-35%. ( ASHRAE)

y se descargara a una red de ductos al sistema

3015 mm 1115 mm

1/4" (6.35 mm)

2515 mm

1/4" (6.35 mm)

PUERTA TIPO 1

1/4" (6.35 mm)

PUERTA TIPO 2

TIPODOOR TYPE

2

2205 mm

RANURA

AAAARA

CK

87



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.18 CRITERIO DE RUIDO.

El sistema de HV Será diseñado para alcanzar un nivel de ruido máximo de 45 dba.

3.19 CALCULOS DE ESTIMACION DE CARGA TERMICA.

Las necesidades de enfriamiento y calefacción y los cálculos y selección de equipo deberán de

suministrarse.de acuerdo a los métodos y procedimientos más recientes de ASHRAE. Los cálculos

serán por computadora.

Los cálculos serán de acuerdo a la información del lugar y a las condiciones de cada cuarto, (horas

de operación, actividad y a la carga interna.

Los cálculos para el suministro de flujo de aire son necesarios para asegúranos la cantidad de aire

adecuada para mantener el enfriamiento y calefacción necesaria en cada local, presurización o extracción

de aire, la ganancia de calor por alumbrado será calculado basado en el diseño eléctrico de las

luminarias,

La ganancia de calor del equipo deberá estar basado con la información del fabricante, los factores de

carga utilizada de calor sensible deberá ser considerada para la determinación de la disipación de calor

de los equipos eléctricos..

3.20 EQUIPOS

3.20.1 Unidad acondicionadora de aire tipo paquete no. TAG. UP-01 acondicionara al Cuarto Eléctrico

Del Taller de Mantenimiento.

Este equipo tendrán en un solo gabinete: serpentín condensador será con tubos y aletado de cobre

,serpentín de enfriamiento, serpentín de calefacción compresor, ventilador de inyección de aire , incluirá

transmisión de poleas y bandas ,la velocidad de salida será la adecuada para impulsar el aire con un

bajo perfil de ruido , la potencia del equipo, el motor será de 460 v / 3 f/ 60 hz,el ventilador y el motor

serán montados de fabrica en una base estructural con resortes antivibratorios, los datos técnicos del

equipo serán indicados en la lista de materiales.la base del motor deberá permitir el ajuste de la

banda de transmisión de acuerdo a las necesidades del proyecto. el ventilador cumplirá las normas

210-67, 30067, 2408-66, 2404-66, 2406-66 of Air Moving Conditioning Association ( AMCA.).

El serpentín de calefacción tipo eléctrico,,pre filtro con 30 % de eficiencia, el motor de este equipo será

del tipo alta eficiencia

.3.20.2 El sistema de ventilación a los sanitarios tendrá un equipo no. TAG.VA-01, ventilara

satisfactoriamente a los baños del taller de mantenimiento.

Este sistema tendrán un ventilador axial de extracción de aire , incluirá transmisión directa , la velocidad

de salida será la adecuada para impulsar el aire con un bajo perfil de ruido , la potencia del equipo, el

motor será de 127 v / 1 f/ 60 hz, el ventilador y el motor serán montados de fabrica en una base

estructural con una persiana de gravedad , los datos técnicos del equipo serán indicados en la lista

de materiales.. El ventilador cumplirá las normas 210-67, 30067, 2408-66, 2404-66, 2406-66 of Air Moving

Conditioning Association (AMCA).

Los equipos se detallarán en la lista de materiales

88



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.21 ACCESORIOS.

3.21.1 DUCTOS

LA DISTRIBUCIÓN DE AIRE PARA SISTEMAS DE VENTILACIÓN Y HVAC ,SERÁN POR MEDIO DE

DUCTOS DISEÑADOS CON BAJA VELOCIDAD Y PRESION,DE ACUERDO A ASHRAE FUNDAMENTAL

“SPACE AIR DIFFUSION”.

El método para dimensionar el tamaño de los ductos será por el método de fricción constante de

acuerdo a ASHRAE “Air Duct Design” y SMACNA low velocity.la máxima velocidad en el ducto principal

será de 2000 ft/min (36,585 m/hr) @ una máxima presión estática de 2” in h2o ( 0.49 kpa).la ducteria

para los equipos de aire acondicionado serán construidos de lamina galvanizada excepto donde se

indique lo contrario y será de acuerdo al estándar " SMACNA ." low velocity. materiales de construcción:

lamina de acero galvanizada ASTM A –527 y refuerzos de acero estructural ASTM A-36, el tipo de

refuerzo y su espaciamiento será el indicado en el SMACNA.

Se determinara en base a la información En los módulos de investigación el material mas adecuado para

utilizarse en los ductos.

El soporte de los ductos será de acuerdo a SMACNA y los soportes tendrán una abertura de 2.5 m.

Máximo. Todos los ductos para los sistemas de enfriamiento o calefacción serán totalmente aislados.

.los ductos exteriores serán aislados con fibra de vidrio de 2” de espesor , barrera de vapor, una

película de aluminio y papel kraft. los ductos interiores serán aislados con fibra de vidrio de 1 de espesor

, barrera de vapor, película de aluminio y papel kraft. todas las juntas de la ducterÍa deberán asegurarse

contra fugas, el espesor de la lámina galvanizada para la construcción de ductos será:

Tabla No. 3.3 Calibres de la Lámina.

3.22 REPARACION Y FUGAS EN DUCTOS.

3.22.1. Las pruebas de las fugas en los ductos podrán ser de una compañía independiente a la

compañía que instale los ductos y equipos de HVAC.

REDONDA DIÁMETRO

PULGS

ESPESOR

CALIBRE.

RECTANGULAR LADO

TAMAÑO MAYOR PULGS

ESPESOR

CALIBRE

MAYOR DE 8 22 MAYOR DE 30 24

10 A 25 20 31 A 54 22

26 A 48 18 55 A 84 20

PLENUMS 18

89



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.22.2. Las fugas de los ductos deberán registrarse en el suministro de aire ,y en el retorno sección por

sección, hasta los equipos toda la ducteria se probara a una presión de 2 “ wg sin difusores o rejillas

de extracción del sistema .

3.22.3. El procedimiento de prueba, el equipo y los registros deberán estar de acuerdo a SMACNA

“leakage test manual “. La fuga máxima permitida es del 1% del flujo de aire de diseño.

3.22.4 Necesita conocer la clase de presión del sistema diseñado para establecer las necesidades de

prueba de fugas de los ductos referir SMACNA HVAC- “Duct Construction Manuals for Pressure Classes

and Associated Operating Pressure Ranges “ . Referir SMACNA HVAC “Air duct leakage test manual for

seals and normal leakage classification “. de toda la ducteria deberá ser probada antes de cerrar las

áreas .

3.22.5 Todas las pruebas deberán ser registradas en presencia del ingeniero residente y las pruebas

de balance de aire . será necesario identificar las fugas excesivas y repararlas y después repetir la

prueba hasta no rebasar la tolerancia permitida .

3.22.6 Si los tramos de ducterÍa tienen fugas de aire ,el contratista deberá reparar las fugas de aire

repetir las pruebas solo en las secciones de prueba y no rebasar el porcentaje tolerado y

demostrarse al ingeniero residente .

3.22.7 Todas las pruebas y las reparaciones necesarias deberán realizarse antes de colocar el

aislamiento interior o exterior

3.22.8 Asegurar que las aberturas utilizadas para probar el flujo de aire deberán ser selladas

adecuadamente

TABLA No. 3.4 DE CLASIFICACION DE FUGAS DE AIRE PERMITIDAS

CLASIFIC, DE PRESION

DE DUCTOS W.G.

(in)

CLASIF

DE

SELLO

SELLO APLICABLE

CLASIF DE FUGA SMACNA

DUCTO

RECTANGULAR

DUCTO

REDONDO

1/2", 1", 2" C UNICAMENTE JUNTAS

TRANSVERSALES 24 12

3" B SELLOS EN JUNTAS TRANSVERSALES 12 6

4", 6", 10" A SELLOS EN JUNTAS Y

PENETRACIONES EN PARED 6 3

90



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.23 DIFUSION DE AIRE

3.23.1 el suministro de aire en el interior de las áreas acondicionadas, será por medio de difusores de

aire de acuerdo al volumen de aire.

3.23.2 Los difusores serán de aluminio, con control de volumen ,estos serán fáciles de limpiar y

construir,

3.23.3 El máximo nivel de ruido será de 40 NC de acuerdo a standard ASHRAE 36 B-63 “Standard

Method of Testing for Rating the Acoustic Performance of Air Control and Terminal Device and Similar

Equipment, American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers, inc.

3.23.4 La selección de difusores serán de acuerdo al catalogo del fabricante Titus con una

velocidad de salida de 450 pies / min. Como máximo.

3.24 RETORNO DE AIRE

3.24.1 El retorno o extracción de aire será a través de rejillas con control de volumen,

fabricadas en aluminio y localizadas en las áreas

3.24.2. El máximo nivel de ruido será de 40 NC de acuerdo a standard ASHRAE 36 B-63 “Standard

Method of Testing for Rating the Acoustic Performance of Air Control and Terminal Device and Similar

Equipment, American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers, inc.

3.24.2 La selección de rejillas serán de acuerdo al catalogo del fabricante, TITUS con una velocidad

de cara de 400 pies / min. Como máximo.

3.25. SELLADO EN DUCTOS.

A .todos los ductos,difusores,rejillas o instrumentos montados en los ductos serán sellados con

SICAFLEX

3.26 COMPUERTAS

3.26.1. El control de volumen de aire para el suministro ,retorno o extracción será por medio de

compuertas instaladas en los ductos.las compuertas serán de lamina galvanizada y tendrán sellos en las

esquinas.las compuertas serán del tipo hojas opuestas con control de volumen.

3.26.2. La selección de las compuertas serán de acuerdo a las dimensiones de los ductos y serán

seleccionados de acuerdo al catalogo del fabricante.

3.27 SERVICIOS

3.27.1 REFRIGERANTE

Se utilizara refrigerante ecológico en las unidades acondicionadoras de aire tipo paquete

91



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.28 NECESIDADES ELECTRICAS. (VER BASES DE DISEÑO ELÉCTRICAS)

3.28.1 Los equipos eléctricos para sistemas de HVAC deberán de ser diseñados para operar a los

siguientes voltajes:

3.28.2 Motores desde 1 a 200 hp, 460 v, 3 fases, 60 hertz

3.28.3 Motores fraccionarios en servicios de procesos, 460 v, 3 fases, 60 hz

3.28.4. Motores fraccionarios en servicios de ventilación o en áreas comunes, 127 volts ,1 fase 60 hz.

3.29 SISTEMA DE CONTROL

3.29.1 El sistema de aire acondicionado tendrá. El panel de control para los equipos de aire

acondicionado este controlara la temperatura en verano e invierno.

3.29.1 Para tal efecto. Se localizara un termostato y humidistato en el. Cuarto Eléctrico.

3.30 NORMAS DE HVAC.

AMCA Air moving and conditioning association.

STANDARD 210 Test code for air moving devices

STANDARD 2404. Fans arrangement of drive

STANDARD 2406 Fans designation of direction of rotation and discharge.

ASHRAE American Society of Heating Refrigeration and Air Conditioning Engineers

Fundamentals Handbook

SMACNA Sheet metal and air conditioning contractors national association, inc

HVAC. Ductwork Construction Standards. Metal and Flexible.

Industrial Ventilation a Manual of Recommended Practice. American conference of governmental industrial hygienists

ARI Air conditioning and refrigeration institute.

Methods of testing of rating forced circulation air cooling and air heating coil

STANDARD 210-66 For unitary air conditioning equipment

ARI 410-81 Forced –circulation air cooling and air heating coils

ADC Air diffusing council, equipment code 1062 R4

NFPA National Fire Protection Association

GMP Good Manufacturing Practices

UL Underwrites Laboratories

Norma Oficial Mexicana NMX-AA-009-1993-SCFI

Especificación de Datos Climatológicos AA-006-94-000 Editados por AMERIC A.C. (Asociación Mexicana de Empresas del ramo de Instalaciones para la Construcción)

ANSI / ASHRAE 62-1989 Ventilation for acceptable indoor air quality.

92



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.31 CONDICIONES GENERALES PARA EL CÁLCULO.

Las siguientes anotaciones que se enlistan son de gran importancia ya que intervienen directamente en el

Proyecto y se toman en cuenta para un buen cálculo.

3.31.1. El área a acondicionar tendrá una temperatura de 23 °C en verano.

3.31.2. La humedad relativa se mantendrá a 50%.

3.31.3. El área a acondicionar tendrá una temperatura de 18 °C en invierno.

3.31.4. El área a acondicionar se encuentra en el exterior se tendrá en cuenta la radiación solar a la

condición de diseño exterior.

3.31.5. El equipo de aire acondicionado se encuentra en el exterior.

3.31.6. El equipo debe cumplir con las temperaturas de rocío de acuerdo a la temperatura interior.

3.31.7. El equipo debe cumplir con el parámetro de 400 a 450 CFM/Ton de refrigeración.

Para empezar con el cálculo se debe primero analizar los planos arquitectónicos de planta, elevación y

cortes , sin olvidar la orientación astronómica, con estos podremos observar las dimensiones del área a

acondicionar y por tanto dimensiones del espacio a acondicionar ,detalles constructivos de muros , pisos,

techos, ventanas, etc.

3.32 BALANCE TERMICO.

3.32.1 TRANSMISION DE CALOR POR PAREDES, PUERTAS, VENTANAS, TECHO Y PISOS.

Para el cálculo de estos conceptos se utilizaran las tablas descritas en el capitulo anterior en el tema

2.3.1.

Cómo el desarrollo del cálculo de estos conceptos es muy repetitivo solo se desarrollara el análisis para

la transmisión de calor a través de los muros, techo, los demás resultados de los cálculos se resumirá en

tablas.

EJEMPLO: CÁLCULO DE TRANSMISION DE CALOR A TRAVÉS DE MUROS, PARA VERANO.

En base a los planos tenemos el área de los muros de acuerdo a la orientación, década local

acondicionado, las áreas se simplifican en las siguientes tablas.

93



UNIDAD AZCAPOTZALCO

TABLA No. 3.5 Resumen de dimensiones de áreas alturas y volúmenes de cada local

94



UNIDAD AZCAPOTZALCO


95



UNIDAD AZCAPOTZALCO


96



UNIDAD AZCAPOTZALCO


97



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Los coeficientes de conductividad térmica de los materiales los obtenemos de las tablas y de las

especificaciones del fabricante.

Los datos que tenemos son los siguientes.

Temperatura exterior de diseño, que rodea el área a acondicionar en

Verano es

T¹ = Text = 37°C

Y en Invierno

T¹ = Text =1.8 °C

Y la temperatura en el interior de las oficinas es

T² = Tint =23 °C =

Con los datos anteriores se procede a realizar los cálculos correspondientes

Colocaremos en una tabla los materiales, espesor y coeficiente de conductividad térmica

Cálculo de la conductancia de la película de aire.

La conductancia de la película de aire está en función de la rugosidad del material, por lo tanto nuestras

ecuaciones quedan de la siguiente manera, ya que nuestro acabado en el piso es muy liso.

f = 1.6+ 0.3 v (para paredes muy lisas)

Si consideramos que la velocidad (v) dentro del local será de 10 km/hr = 6.21 millas/hr sustituyendo

valores tenemos que:

f1 = 1.6 + 0.3 x 6.21 = 3.463

NOTA: Para este caso el cálculo del calor transferido a través del suelo, es f2=0, ya que no existe aire en

el interior del suelo.

Por lo tanto con los valores anteriores procederemos al cálculo del coeficiente global de conductividad.

1

U = --------------------------------------------------------------------

1/f¹ + e¹/k¹+e²/k²+1/f²

1

U= --------------------------------------------- = 1.221 BTU/ ft²°F hr

1/3.463 + 4/8 + 0.25/8 + 0

98



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Ahora para hacer el cálculo de transmisión de calor a través del suelo tenemos que la ecuación es:

QTr ver = A UΔ T (BTU/hr)

Antes de sustituir valores procederemos a calcular el ΔT, tanto para verano como para invierno, ya que

nuestro sistema trabajará todo el año.

T¹= Text ver = °C =

T¹= Text inv = °C =

T² = Tint = 23 °C = (23 + 17.8) x 1.8 = 73.44 °F

NOTA: DEBIDO A QUE LA TEMPERATURA EXTERIOR EN VERANO COMO EN INVIERNO SON

DIFERENTES, SE CALCULARA LA CAPACIDAD DE ENFRIAMENTO PARA LA ADECUADA

OPERACIÓN EN VERANO, ASI COMO LA CALEFACCION PARA LA ADECUADA OPERACIÓN EN

INVIERNO

Para verano

T ver = (T¹°F – T² °F)

Con los valores anteriores y conociendo el área del suelo, procederemos a sustituir valores para las

condiciones de verano.

Qtr ver = AU Δ T (BTU/hr)

Qtr ver = * 1.221 BTU/ ft²°F hr

Como se puede observar en el cálculo anterior, el procedimiento es repetitivo para cada exposición, por lo

que se simplificarán los cálculos en las tablas, de esta forma no repetiremos las ecuaciones en cada

procedimiento.

La conductancia de la película de aire queda de la siguiente manera.

Para el exterior f¹ = 6.0 por ser de superficies lisas

Para el interior del local f²= 3.463

Para el cálculo del coeficiente de conductividad térmica global se sustituirán para cada elemento como

queda en la siguiente tabla.

99



UNIDAD AZCAPOTZALCO

100



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Techo exterior 2

Por lo tanto en resumen tendemos los siguientes Coeficientes de transmisión de calor:

MUROS

Exterior U= 0.38 BTU/ hr ft² °F

Interior U= 0.11 BTU/ hr ft² °F

TECHO

Exterior 1 U= 0.36 BTU/ hr ft² °F

Exterior 2 U= 0.38 BTU/ hr ft² °F

101



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.33 CALCULO DE PRESURIZACION

De la velocidad contra velocidad presión indicada en el ASHRAE.

102



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.34 RESULTADOS DEL SOFTWARE DE ANALISIS HORARIO (HAP VERSIÓN 4.80 DE CARRIER)

Tabla No. 3.9 Resultados de la Carga Térmica para Matamoros Tamaulipas.

103



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Tabla No. 3.10 Resultados de la Carga Térmica por local, para Matamoros Tamaulipas.

104



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Tabla No. 3.11 Análisis de Resultados de la Carga Térmica. Para Matamoros Tamaulipas.

105



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Tabla No. 3.12 Análisis de Resultados de la Carga Térmica. Para Matamoros Tamaulipas.

106



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 38 Carta Psicométrica de la Carga Térmica. Para Matamoros Tamaulipas.

.

107



UNIDAD AZCAPOTZALCO

3.34 DETALLE DE INSTALACION DE UNA UNIDAD ACONDICIONADORA TIPO PAQUETE EN

AZOTEA

Fig. No. 39 Detalle de Instalación de una Unidad Acondicionadora Tipo Paquete.

108



UNIDAD AZCAPOTZALCO

CAPITULO 4 DISTRIBUCIÓN DEL AIRE

4.1 INTRODUCCIÓN.

Una vez que tenemos calculado la carga térmica del área a acondicionar ,es necesario distribuirlo

adecuadamente entre los diferentes locales objeto de servicio, de manera uniforme, para lograr que en

todos ellos exista la misma temperatura .Esta distribución se realiza a través de ductos de lamina

galvanizada que se acoplan al equipo de aire acondicionado en la salida de aire frio y en el retorno de aire

acondicionado, la ductería se diseñan sus tamaños tomando en cuenta el volumen de aire y la velocidad

de los ductos o la fricción constante recomendada para evitar ruido excesivo o una elevada presión

estática que ocasionen un elevado consumo eléctrico por la operación del equipo de aire acondicionado.

Para un adecuado funcionamiento de un sistema de aire acondicionado, con independencia de su

complejidad, es muy importante , no solo distribuir el aire frio en mayor o menor grado a cada local según

sus condiciones, si no también , lograr un adecuado retorno .

Para este proyecto se tomo en cuenta el volumen de aire en cada local , así como el tamaño de las

distintas áreas a acondicionar ,dando como resultado tamaños diferentes de difusores colocados en el

plafón .Así como el arreglo de rejillas de retorno distribuidos según plano arquitectónico.

Cabe mencionar que en nuestro Proyecto , hemos propuesto mantener una presión positiva para evitar la

entrada de polvo ,insectos así como olores de soldadura ,ya que está anexa a un taller de mantenimiento.

Por ende tendremos un flujo de aire que se perderá o se expulsará por las puertas hacia el exterior ,ya

que la diferencial de presión debe ser positiva contra el exterior .

Regulación de Temperatura.

Para que un sistema de aire acondicionado funcione adecuadamente será necesario como ya se ha

indicado ,el uso de termostatos .Estos termostatos pueden variar sustancialmente de una instalación a otra

dependiendo de la complejidad del sistema. Para un sistema simple como las oficinas, el termostato se reduce

a un control eléctrico que enciende y apaga el compresor y el ventilador de suministro.

En el caso de edificaciones comerciales, lo más común es utilizar termostatos de bulbo dobles incluidos en

el mismo cuerpo y accionados por la misma palanca de control.

Uno de estos termostatos sirve para encender y apagar el compresor y el otro para los ventiladores .Los dos

están defasados un tanto en valor de temperatura de manera que siempre el termostato que controla el

compresor funciona a una temperatura más alta que el otro , de esta forma el compresor se apagará y

encenderá de manera intermitente para mantener la temperatura del local ,pero siempre los ventiladores

deberán permanecerán encendidos para garantizar el adecuado intercambio de aire con el exterior.

Si se desea apagar a mano todo el sistema, se puede hacer subiendo la palanca de temperatura por encima

del valor de calibración del termostato de los ventiladores.

109



UNIDAD AZCAPOTZALCO

4.2 DESCRIPCION DEL SISTEMA.

Antes de empezar con el cálculo del sistema de la distribución del aire, se realizará una breve descripción de

cada uno de los elementos que componen el sistema.

APROBACIONES

ARI Standard 270 Manufacturer certified to ARI.

ASHRAE 90.1 Energy standard for Building except low rise residential buildings.

AHRI 410 Certified forced circulation air cooling and air heating coils.

CSA Performance standard for room air conditioners.

UL / CSA Heating and cooling equipment.

Componentes enlazados para conexión a tierra para cumplir las normas de seguridad para la prestación

de servicios requeridos por UL ,CSA y nacional y códigos eléctricos internacionales los modelos están

certificados de conformidad con el programa de certificación de ULE que se basa en el estándar de ARI

340 /360 .

El energía Star ® son unidades diseñadas para utilizar menos energía, ahorrar dinero en servicios públicos y

ayudar a proteger el medio ambiente.

SISTEMA DE REFRIGERACION.

Diseñadas para maximizar el rendimiento de enfriamiento sensible y latente en condiciones de diseño.

El sistema puede operar en verano desde 0 °C a 46 °C o en invierno - 29 °C , con controles adicionales en

enfriamiento.

Compresores montados en elementos anti vibratorios para un funcionamiento silencioso mejorando el

rendimiento, fiabilidad y un funcionamiento silencioso.

En el compresor los calentadores del cárter, protege la operación contra la baja operación.

Las válvulas de expansión aseguran un óptimo rendimiento térmico en toda la gama de aplicaciones.

Filtros deshidratadores de alta capacidad protege el sistema de suciedad y humedad.

Sensores de presión por alta presión, protege el compresor de las condiciones de sobrecarga , como aceite

de condensador sucio ,flujo de refrigerante bloqueado o pérdida de operación del ventilador al aire libre

restablecimiento automático.

Sensores de presión por baja presión, protege al compresor de las condiciones de baja presión,

restablecimiento automático.

110



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Presostatos.

Protege el serpentín de congelamiento del serpentín debido a condiciones tales como el flujo de aire baja o

por baja cantidad de refrigerante.

Alternativas en la construcción de los serpentines así como recubrimientos adecuados para una mejor

operación.

Serpentín del condensador en ángulo ayuda a proteger el serpentín de posibles daños por granizo.

Charola de drenaje de condensado fabricada en acero inoxidable.

Motor del ventilador del evaporador, con sobre carga térmica, con motor totalmente cerrado con ventilación,

incluye rodamientos de bolas permanentes.

Refrigerante ecológico Puron.

4.3 DUCTOS DE AIRE.

Es el arreglo de ductos que conducen el aire desde la unidad acondicionadora tipo paquete al espacio a

acondicionar ,normalmente se le llama ductos de inyección y el que transporta el aire del espacio a

acondicionar al retorno de la unidad acondicionadora tipo paquete se le llama ducto de retorno.

Se pueden fabricar en diferentes secciones: cuadrado, rectangular, redondo y flexible.

111



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 40 Detalle de ductos interiores con o sin forro.

112



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 41 Detalle de Paso de ducto aislado en losa exterior.

113



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 42 Detalle de Instalación Unidad Paquete en Azotea.

114



UNIDAD AZCAPOTZALCO

DIFUSORES DE AIRE

Son elementos elaborados en lámina galvanizada, lamina negra o de aluminio, que se utilizan para distribuir y

dirigir adecuadamente el aire suministrado en los espacios acondicionados. Hay que tener en cuenta que el

ruido y volumen de aire puede ocasionar una molestia para las personas.

Se fabrican en diferentes tipos aquí mostramos una parte de ellos.

Fig. No. 43 Detalle de Instalación de difusores en plafón.

REJILLAS DE RETORNO DE AIRE

Son elementos elaborados en lámina galvanizada, lamina negra o de aluminio, que se utilizan, para retornar el

aire que ha sido suministrado por medio de rejilla de inyección o difusor, al local acondicionado, con la

finalidad de no desperdiciar dicho aire.

Se fabrican en diferentes tipos, aquí mostramos una parte de ellos.

Fig. No. 44 Detalle de Rejillas horizontales y verticales.

115



UNIDAD AZCAPOTZALCO

4.4 CÁLCULO DE LOS DUCTOS.

Para determinar el tamaño de los ductos, es necesario un conocimiento básico acerca de los

movimientos de los fluidos. El movimiento de un fluido se debe a una diferencia de presión misma en

algún punto del recorrido del fluido, incremento ocasionado por un equipo de aire acondicionado.

Si un ducto es instalado en la descarga del ventilador, es para darle sentido y distribución al flujo del

aire, entonces la energía requerida por el ventilador aumentará debido a la resistencia del sistema de

ductos.

Las diferentes causas que se oponen al movimiento del aire son:

La fricción del aire al moverse sobre la pared del ducto.

El aire se mueve en forma de flujo turbulento.

Restricciones o cambios en la sección del ducto.

Restricciones como filtro, serpentines y rejillas.

La presión de un sistema de ductos es medida frecuentemente con un manómetro o termo anemómetro, el

rango de escala dependerá de la aplicación para trabajo residencial el rango es de 0.1 pulg. de columna de

agua.

Los sistemas de ductos comerciales de alta presión pueden requerir rangos tan altos como de 6 pulg. de

columna de agua.

La velocidad del aire que sale por un suministro es medido por medio de un anemómetro y la lectura

que más se utiliza es la de pies/min.

Que multiplicado por el área del ducto se obtiene el gasto volumétrico en pies³/min.

.

Fig. No. 45 Anemómetro digital

116



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Características del Anemómetro digital.

Del anemómetro digital que se muestra en la Fig. No. 4.4

Termo anemómetro.

Temperatura IR hasta 280 °C

Multifunción de la velocidad del aire del medidor con una amplia gama de temperaturas.

Indicación de batería bajo y apagado automático.

Super gran pantalla LCD retro iluminado.

Sensor tipo K para mediciones de temperatura.

Alta sensibilidad y precisión.

La misión de un sistema de ductos es la de conducir el aire desde el equipo de Aire Acondicionado hasta el

espacio que va a ser acondicionado.

Como ya se estableció en todos los ductos por donde circula el aire, existe siempre una continua pérdida de

presión, también llamada pérdida por carga de rozamiento y depende de:

1. La velocidad del aire.

2. Tamaño del ducto.

3. Rugosidad de la superficie interior.

4. Longitud del ducto.

Por regla general en el proyecto de cualquier sistema de ductos se procura que el obtenido por estos sea

lo más sencillo posible. Los elementos terminales o bocas de salida de inyección se deben situar en puntos

adecuados para proporcionar una correcta distribución de aire.

Existen dos tipos de sistemas de distribución de aire, que son empleados para acondicionar espacios.

Sistemas de Baja Velocidad o sistemas convencionales.

Sistemas de Alta Velocidad.

Estos ductos se construyen de lámina galvanizada, la sección usual en estos ductos es de rectangular y en

menor grado la cuadrada.

La sección circular solamente se usa en casos de sistemas de distribución de alta y baja velocidad.

117



UNIDAD AZCAPOTZALCO

4.4.1 CLASIFICACIÓN. DE LOS DUCTOS.

Los sistemas de ductería se clasifican con respecto a la velocidad y presión del aire sin los ductos.

4.4.2 VELOCIDAD.

.Aire Acondicionado Comercial de comodidad.

a. Baja Velocidad. Hasta 2500 pies/min. Normalmente entre 1200 pies/min a 2200 pies/min

b. Alta Velocidad mayores de 2500 pies/min.

Aire Acondicionado Industrial de comodidad.

c. Baja Velocidad. Hasta 2200 .Normalmente entre 2200 pies/min a 2500 pies/min

d. Alta Velocidad mayores de 2500 pies/min hasta 5000 pies/min.

Normalmente el sistema de ductería de retorno para ambos sistemas de baja y alta velocidad se

diseñan como sistemas de baja velocidad , el rango de velocidad para aplicaciones comerciales e

industriales de comodidad son las siguientes:

e. Aire Acondicionado Comercial Baja Velocidad. Hasta 2000 .Normalmente entre 1500 pies/min a 1800

pies/min

f. Alta Velocidad hasta 2500 pies/min entre 1800 pies/min a 2200 pies/min

4.4.3 PRESIÓN.

Los sistemas de distribución de aire se dividen en tres categorías: baja, mediana y alta, estas divisiones

tienen las los rangos de presión como: Clase I, Clase II, Clase III, indicado en el ventilador como se

indica:

a. Baja Presión. Hasta 3 ¾ “wg. (95 mm wg. Ventilador Clase I

b. Media Presión. Desde 3 ¾ “wg. (95 mm wg.) hasta 6 ¾” (171 mm wg.). Ventilador Clase II.

c. Alta Presión Desde 6 ¾ “wg. (171 mm wg.) hasta 12 1/4” (311 mm wg.). Ventilador Clase II.

Este rango de presiones es de la presión total, incluye las perdidas a través del equipo de aire

acondicionado. Ductos y los difusores rejillas de retorno de aire en el espacio acondicionado.

4.4.4 FACTOR DE FORMA.

Es la relación entre la parte mayor del ducto y la sección corta del mismo, este factor debe

considerarse en el diseño inicial, es importante, saber que incrementando este factor, aumenta el costo

inicial y el costo de operación del sistema.

El primer costo de la ductería depende de la cantidad de material y la dificultad para realizar la

fabricación de la misma.

118



UNIDAD AZCAPOTZALCO

TABLA No. 4.1 Clasificación de los Ductos.

Clasificación de ductos Lado mayor (pulg) Semi- perímetro(pulg)

1 6-17 1/2 10-23

2 12-24 24-46

3 26-40 32-46

4 24-88 48-91

5 48-90 96-176

6 90-144 96-238

La clase de construcción de ductos varía de 1 a 6 y depende del tamaño mayor de ducto y el

semiperimetro del ducto.

La clase de ducto es una representación numérica del primer costo de la ductería , la clase de ducto mas

grande , es también la más costosa, si la clase de ducto se aumenta, pero el área del ducto pero la

capacidad del mismo permanece igual , las siguientes observaciones deberán ser tomadas en cuenta:

Semiperimetro y superficie

Peso

Calibre

Cantidad de aislamiento

Por lo tanto, el más económico sistema de ductería es considerara la menor clase de ductos y la

relación de forma menor.

Anexamos graficas para seleccionar ductos redondos , para elegir el ducto correspondiente , se toma

en cuenta el volumen de aire , la fricción estática o la velocidad del ducto,

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

Fig. No. 46 CARTA DE FRICCION CONSTANTE HASTA 1000 CFM

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Fig. No. 47 CARTA DE FRICCION CONSTANTE HASTA 20000 CFM

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4.4.5 DUCTO RECTANGULAR.

Esta sección presenta mayores ventajas para la fabricación y colocación, debiéndose construir sus lados en

relación de 1 a 1.5

La ecuación que permite calcular la perdida por rozamiento en los ductos es la siguiente:

(4.1)

En donde:

hƒ = Pérdida de rozamiento en (pulgadas de agua).

L = Longitud total de la ductería en ( pies).

V = Velocidad de circulación del aire en ( pies/min).

C = Constante de rugosidad (40 para ductos con uniones soldadas, 50 para ductos engargolados y 60 para

ductos con uniones a tope).

D = Diámetro del ducto en ( pulgadas).

4005 = Constante de conversión para obtener las pérdidas en (pulgadas de agua).

Tabla 4.2 CALIBRES DE LÁMINA

Lado mayor del ducto ( b pulg. ) Calibre AWG

Hasta 12 26

De 13 a 30 24

De 31 a 60 22

De 61 a 100 20

Más de 100 18

122



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4.4.6 CALIBRE DE LA LÁMINA GALVANIZADA.

Como los ductos son de sección rectangular o cuadrada se requiere del conocimiento de la magnitud

llamada “diámetro equivalente “.

Diámetro equivalente de una sección rectangular o cuadrada del que comprende a una sección circular

que conduciendo el mismo gasto tiene la misma pérdida de rozamiento por la unidad de longitud y se

calcula por la siguiente expresión:

(4.2)

En donde:

a y b son los lados del ducto considerando una forma rectangular

b= 1.5 a

Tabla 4.3 PARA DETERMINAR EL PESO ESPECIFICO DE LA LAMINA GALVANIZADA

CALIBRE AWG We (lb/ft² Long)

18 1.900

20 1.660

22 1.406

24 1.160

26 0.910

Para cálculos rápidos se puede emplear con bastante aproximación la siguiente expresión.

(4.3)

En el cálculo de las redes de los ductos deben determinarse los siguientes valores.

1. Fricción en la red para la elección del equipo de aire acondicionado.

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UNIDAD AZCAPOTZALCO

2. Dimensiones de los ramales para calcular el peso de ellos y por lo tanto la cantidad de material que

se requiere para su fabricación.

3. Cantidad de aislamiento.

Para el cálculo de las redes de ductos para un sistema de Aire Acondicionado se pueden seguir tres

procedimientos o métodos que son:

REDUCCION DE VELOCIDAD.

FRICCION CONSTANTE.

RECUPERACION CONSTANTE

4.4.7 REDUCCION DE VELOCIDAD.

En el método de reducción de velocidad, una velocidad inicial se selecciona para la descarga de la unidad

acondicionadora tipo paquete después se hacen las reducciones arbitrariamente en la velocidad del aire

en las secciones de los ramales siguientes.

Las velocidades asumidas están basadas en las recomendaciones con los niveles de ruido, ya que el

método de reducción de velocidad es un método donde se deberá respetar las velocidades de la

siguiente tabla , para evitar ruido excesivo, así como una elevada presión estática.

TABLA 4.4 VELOCIDAD MAXIMA RECOMENDADA EN LOS DUCTOS PARA SISTEMAS DE BAJA

VELOCIDAD (EN PIES/MIN)

4.4.8 FRICCION CONSTANTE.

En este método, cada sección del ducto está diseñado para mantener la misma pérdida por fricción por

pie de ducto, No importa que tan largas sean realmente las secciones ya que su pérdida por pie de

124



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Longitud es constante. Este método de cálculo es el más utilizado para diseñar ambos ductos, el de

suministro y el de retorno.

Este método requiere menos balanceo en el sistema y da como resultado ductos de tamaño menores

que son más económicos.

4.4.9 RECUPERACION ESTATICA.

Este método consiste en reducir la velocidad después de cada ramal en una cantidad suficiente que

compense las pérdidas de fricción de la siguiente sección.

Se llama ramal principal en un Sistema de Aire Acondicionado el que corresponde la sección por la cual

circula la totalidad del gasto.

4.4.10 LAS VELOCIDADES DE CIRCULACION DEL AIRE.

Las velocidades de circulación del aire son:

Tabla 4.5 Velocidades de Circulación del Aire

Para instalaciones muy silenciosas 600 a 800 ft/min

Para instalaciones silenciosas 800 a 1,000 ft/min

Para instalaciones comerciales 1,000 a 1,400 ft/min

Para instalaciones industriales 1,400 a 2,000 ft/min

Velocidades mayores a las señaladas anteriormente producen demasiado ruido en los ductos y eso no

es conveniente porque aumenta las pérdidas por fricción.

Para el cálculo de las redes de los ductos por el método de fricción constante, se tiene el siguiente

modelo matemático.

(4.4)

En donde:

d1 = El diámetro del ducto principal.

dn = El diámetro del ducto ramal considerado.

Q1, V1, Qn, Vn = Son los gastos y velocidades del ducto principal y ramales considerados.

125



UNIDAD AZCAPOTZALCO

4.4.11 CALCULO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION DEL AIRE.

Para comenzar con el cálculo del sistema de distribución de aire, se realizará la repartición del volumen de

aire total calculado, en el capitulo anterior, proporcional a las dimensiones de los locales.

Para este caso en particular hay locales con áreas diferentes, para esto tomaremos el ducto 1 del recorrido

del ducto de inyección.

Cálculo del ducto principal considerando ducto redondo.

VT = 4,903 CFM

v = 1308 pies/min

A = VT / v

A = 4,903 / 1308 pies/min = 3.75 pies² x 144 = 540 pulg²

d1 = √ 4*A /3.14

d1 = √ 4*540 /3.14 = 26.22 PULG.

Cálculo del ducto principal considerando ducto rectangular.

b = 1.5 * a

Deq =2 * a*b / a+b = 3 *a/2.5 =

a = 2.5 Deq / 3

Por lo tanto

a = 2.5*26.22 / 3 =21.85 pulg.

b = 1.5 *a

b=1.5 *21.85 = 32.77 pulg.

Con el valor de b, entramos a la tabla 4.1, vemos que el calibre de la lámina corresponde a un calibre 22

En nuestro proyecto utilizaremos un tamaño de ducto principal de inyección de aire de 30”x18” que

corresponde a una velocidad de 1,308 pies /min esto favorece una menor fricción y menor nivel de

ruido .

126



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4.4.12 CALCULO DEL PESO DE LAMINA WE (lb/long.)

A = P *C (ft²)

Donde:

P = Perímetro de la lámina

C = Ancho de la lamina = 3 ft

P = (30*2) + (18*2) = 60+ 36 =96 pulg. /12 = 8 ft

P = 8 ft

Por lo tanto

A = P*C (ft²) = 8 *3 = 4 ft²

A = 4 ft²

Tomando el valor de WE de la tabla 4.3 y sustituyendo tenemos que.

WT = AL *WE (LB)

WT = 4 FT² * 1.406 LB/FT² = 56.24 LB

WT = 56.24 LB

Así por lo anterior, es el peso de la lamina por 3 ft de longitud, por lo tanto para obtener el peso de la lámina

por cada ft de longitud, queda de la siguiente manera.

WE= W/C = 56.24 lb / 3 ft = 18.74 lb/ ft long.

WE = 18.74 lb/ ft long.

Cálculo del peso total del ramal

El peso del ramal, se calcula multiplicando el peso de la lámina por pie de longitud por la longitud en pies, la

ecuación es la siguiente.

WT = WE * LR

127



UNIDAD AZCAPOTZALCO

Es pertinente aclarar que en nuestro proyecto , tendremos áreas diferentes , con caudales de aire

diferentes , sin embargo el procedimiento es similar al antes enunciado , pero con los tamaños de ducto

adecuados a cada local.

4.4.13 CALCULO DE LA CANTIDAD DE AISLAMIENTO

Este se calcula con la siguiente expresión.

A = P *I = ( 2ª +2b) +I (4.5)

AT = A * L ( ft² )

Donde:

A= Área específica del ducto (ft² /ft Long.)

P = Perímetro del ducto (pulg)

L = Longitud específica del ducto en (pulg.)

L = Longitud total del ducto en (pulg.)

AT = Área total del ducto en (ft²)

Sustituyendo valores tenemos que:

A = P *I = ( 2ª +2b) +I

A = 8*1 = 8 ft /ft² Long.

AT = A * L ( ft² )

Es pertinente aclarar que en nuestro proyecto , tendremos áreas diferentes , con caudales de aire

diferentes , sin embargo el procedimiento es similar al antes enunciado , pero con los tamaños de ducto

adecuados a cada local.

Para el cálculo de la lámina total en el sistema es repetitivo para cada ramal de ducto, estos valores se

simplifican en una tabla, quedando de la siguiente manera.

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4.5 RESUMEN DE DATOS DE LA UNIDAD ACONDICIONADORA TIPO PAQUETE

Tabla 4.6 Resumen de datos de la Unidad Acondicionadora Tipo Paquete

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4.5.1 NOMENCLATURA DE LA UNIDAD ACONDICIONADORA TIPO PAQUETE

Fig. No. 48 Nomenclatura de la Unidad Acondicionadora Tipo Paquete

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4.5.2 DIMENSIONES CERTIFICADAS DE LA UNIDAD ACONDICIONADORA TIPO PAQUETE

Fig. No. 49 Dimensiones Certificadas de la Unidad Acondicionadora Tipo Paquete

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4.5.3 AREAS DE MANTENIMIENTO DE LA UNIDAD ACONDICIONADORA TIPO PAQUETE

Fig. No. 50 Áreas de Mantenimiento de la Unidad Acondicionadora Tipo Paquete

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4.6 SELECCIÓN DE DIFUSORES Y REJILLAS DE RETORNO

Una vez que se tiene la distribución de aire necesario para acondicionar todos los locales, para mantener

una temperatura uniforme de acuerdo a las condiciones de diseño, seleccionamos los difusores y rejillas de

retorno, de acuerdo al nivel de ruido recomendado a su operación.

Existe una gran variedad de difusores y rejillas de acuerdo a su aplicación, para este caso en particular,

utilizaremos difusores tipo piramidal y rejillas de hojas fijas paralelas a la sección larga. Como se muestran a

continuación.

Fig. No. 51 DIFUSORES DE AIRE Fig. No. 52 REJILLAS DE TOMA DE AIRE

EXTERIOR

Fig. No. 53 REJILLAS DE RETORNO DE AIRE Fig. No. 54 COMPUERTAS DE

BALANCE DE AIRE

Los modelos seleccionados tienen la ventaja de tener la mayor capacidad de manejo de aire, menor

nivel de ruido y se ajustan a la retícula del plafón.

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El difusor y la rejilla cuentan con la adaptación para adaptarse a un cuello de ducto flexible en todas

las selecciones que realizamos.

Los difusores de aire pueden tener desde 1 a 4 vías para una alternativa que cubra cualquier

necesidad, en nuestro proyecto se seleccionaron 4 vías.

La medida estándar de los módulos de los plafones es de 24”x24” (0.61x m x 0.61 m ) que es la misma

en que tiene el plato los difusores y rejillas de retorno.

Tabla 4.7 Velocidades y niveles de ruidos recomendados

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Tabla No. 4.8 Tamaño de Ductos de Inyección y Retorno

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4.7 CALCULO DE LA PRESION ESTATICA DE LA DUCTERIA.

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4.8 SELECCIÓN DE LA UNIDAD ACONDICIONADORA TIPO PAQUETE.

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CAPÍTULO 5 COSTOS

5.1 INTRODUCCIÓN

El costo de un proyecto se establece en base a la rentabilidad del mismo , para esto deben de analizarse

los costos que genera el proyecto , este análisis debe ser lo más minucioso posible ya que con esto

podremos ver el gasto inicial para la ejecución del mismo y los ingresos que nos generará a corto ,

mediano y largo plazo , si el proyecto es redituable y queda dentro del techo financiero con que cuenta el

cliente final , se procederá a realizarlo, en caso contrario se tiene que buscar alguna otra alternativa que

pueda satisfacer las necesidades del proyecto.

5.2 ANÁLISIS DEL COSTO DEL PROYECTO.

El costo del proyecto puede calcularse de acuerdo a lo generado por la Ingeniería básica y de Detalle.

Para esto se realizara un desglose de los equipos, así como de los materiales mano de obra y gastos

indirectos que genere el proyecto.

Para la realización de este proyecto, se cuenta con una inversión de $ 300,000 (TRESCIENTOS MIL

PESOS 00/100 CTVS MN) MAS EL IVA, si el proyecto sobrepasa este rango va a ser difícil nos asignen

este proyecto.

A continuación se realiza el análisis de costos, tratando de integrar todos los componentes del sistema

calculado, apegándose a la realidad del costo de un proyecto que actualmente se piensa realizar.

Finalmente después de realizar el análisis de costos concluimos que EL PROYECTO ES VIABLE PARA

SU EJECUCION , ya que el costo queda dentro del rango que tiene destinado para la realización del

Sistema de Aire Acondicionado.

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5.3 CATALOGO DE CONCEPTOS

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CONCLUSIONES

Un sistema de Aire Acondicionado Total debe satisfacer las condiciones de temperatura, humedad y

calidad del aire , así como el nivel de ruido , ahorro de energía y el menor costo de operación del sistema.

Bajo estos parámetros se realizó el cálculo de la capacidad del equipo, para cubrir con las necesidades del

proyecto.

Es así como esta tesis tiene como objetivo ser una guía teórica y práctica para el cálculo de un sistema de

aire acondicionado para un espacio , donde se realiza el control administrativo de una planta petroquímica.

La importancia de un sistema de Aire Acondicionado en esta área es tener un ambiente agradable para la

comodidad de las personas y lograr que permanezcan el mayor tiempo posible dentro del establecimiento

para que puedan disponer del adecuado control administrativo de la Planta petroquímica.

El sistema de Aire Acondicionado para las oficinas como las que tenemos en este proyecto ,tiene las

ventajas de tener las instalación oculta , mejor control de temperatura, mayor durabilidad del equipo de

aire acondicionado , esto hace justificable que una instalación como esta cumpla con las buenas

prácticas de la Ingeniería.

Así mismo la importancia de una óptima selección de los equipos de aire acondicionado y el cálculo

correcto de la capacidad de este equipo, nos llevará a un uso racional de la energía eléctrica y con las

nuevas tecnologías se está proponiendo un equipo con refrigerante ecológico, el cual tiene refrigerante

ecológico Puron, el cual tiene un bajo consumo de energía y con la selección de los materiales,

recubrimientos se alarga la vida útil de la instalación.

Por último el Ingeniero tiene la obligación de realizar proyectos rentables y de calidad que satisfagan las

necesidades del cliente, sin olvidarse del medio ambiente el cual hay que protegerlo para no seguir

dañando al planeta.

Este Proyecto se realiza teniendo los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para el cálculo de los

Sistemas de Aire Acondicionado.

152



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BIBLIOGRAFIA

MANUAL DE REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADOנ 1 ׆

ED TITUS PRENTICE HALL HISPANOAMERICANA

.FUNDAMENTOS DE CALEFACCION, VENTILACION Y ACONDIONAMIENTO DE AIREנ 2 ׆

LIBROS MC GRAW HILL DE MEXICO S.A DE C.V

.HANDBOOK OF AIR CONDITIONING SYSTEM DESIGNנ 3 ׆

ED MC GRAW HILL BOOK COMPANY

.CARRIER ENTERPRISE MEXICOנ 4 ׆

FABRICANTE DE EQUIPOS DE AIRTE ACONDICIONADO MARCA CARRIER.

TITUSנ 5 ׆

FABRICANTE DE ACCESORIOS, DIFUSORES, REJILLAS PARA AIRE ACONDICIONADO.

AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACIONנ 6 ׆

POR BURGESS H JENNINGS & SAMUEL R. LEWIS

ED COMPAÑIA EDITORIAL CONTINENTAL S.S DE C.V. MEXICO

APUNTES DE AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACIONנ 7 ׆

ESIME-ZACATENCO

ING. AGUSTIN LOPEZ MALDONADO

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ANEXO A TABLA DE EQUIVALENCIAS

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ANEXO B TABLA DE EQUIVALENCIAS

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ANEXO C RESISTENCIA TERMICA DE LOS MATERIALES

CONSTRUCTIVOS

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CONSTRUCTIVOS CONTINUACION

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CONSTRUCTIVOS CONTINUACION

instituto politÉcnico nacional - tesis.ipn.mxtesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/13934/1... ·...

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